WO2013117178A1 - Reflector emitter - Google Patents

Reflector emitter Download PDF

Info

Publication number
WO2013117178A1
WO2013117178A1 PCT/DE2013/000044 DE2013000044W WO2013117178A1 WO 2013117178 A1 WO2013117178 A1 WO 2013117178A1 DE 2013000044 W DE2013000044 W DE 2013000044W WO 2013117178 A1 WO2013117178 A1 WO 2013117178A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reflector
concave mirror
emitter
aperture
focal point
Prior art date
Application number
PCT/DE2013/000044
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jan Schulz
Peter ROHDE
Michael Potthoff
Original Assignee
Stiftung Alfred-Wegener-Institut Für Polar- Und Meeresforschung
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Stiftung Alfred-Wegener-Institut Für Polar- Und Meeresforschung filed Critical Stiftung Alfred-Wegener-Institut Für Polar- Und Meeresforschung
Priority to EP13706910.0A priority Critical patent/EP2812629B1/en
Publication of WO2013117178A1 publication Critical patent/WO2013117178A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00Reflectors for light sources
    • F21V7/0025Combination of two or more reflectors for a single light source
    • F21V7/0033Combination of two or more reflectors for a single light source with successive reflections from one reflector to the next or following
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V5/00Refractors for light sources
    • F21V5/04Refractors for light sources of lens shape
    • F21V5/045Refractors for light sources of lens shape the lens having discontinuous faces, e.g. Fresnel lenses
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00Reflectors for light sources
    • F21V7/0008Reflectors for light sources providing for indirect lighting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00Reflectors for light sources
    • F21V7/04Optical design
    • F21V7/06Optical design with parabolic curvature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00Reflectors for light sources
    • F21V7/04Optical design
    • F21V7/08Optical design with elliptical curvature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00Reflectors for light sources
    • F21V7/04Optical design
    • F21V7/09Optical design with a combination of different curvatures
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/003Searchlights, i.e. outdoor lighting device producing powerful beam of parallel rays, e.g. for military or attraction purposes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V31/00Gas-tight or water-tight arrangements
    • F21V31/005Sealing arrangements therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2103/00Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes
    • F21Y2103/30Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes curved
    • F21Y2103/33Elongate light sources, e.g. fluorescent tubes curved annular
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a reflector emitter, which serves to generate a beam directed in a main emission direction, with a combined reflector.
  • This is composed of two or more mirrored Rotationsellipsoidenabêt and a central concave mirror.
  • Each ellipsoid of revolution is formed of an ellipsoid of revolution extending in a longitudinal plane passing through both foci and perpendicular thereto between its center and one of its foci
  • the concave mirror is formed from a hollow body having at least one focal point and cut in a sectional plane.
  • Rotationsellipsoidenabête and concave mirrors each have an opening which are arranged opposite to each other.
  • the outlying focal points of the Rotationsellipsoidenabête and the focal point of the concave mirror coincide.
  • the ellipsoidal rotation sections are arranged uniformly around the central concave mirror.
  • the reflector radiator comprises a relative to the concave mirror arranged on the side of the ellipsoidal rotation sections
  • Aperture at least two, each within the ellipsoidal rotation section lying focal point arranged radiation sources with known radiation characteristics and other internal VerSpiegelonne.
  • Such reflector emitters have a particularly high luminous efficiency or low losses due to scattering. All rays that emanate from the radiation source and hit the mirrored ellipsoidal section are reflected in the second focal point of the ellipsoid of revolution and thus in the focal point of the concave mirror.
  • the concave mirror reflects the light in a collimated beam in the main emission direction through the aperture. Already with a light source beam collimation can lead to an increase in intensity. In particular, with such reflector radiators, the light from a plurality of generally less faint radiation sources can be bundled into a single strong beam. Such arrangements can be used for applications in which a high light output at given radiation angles is advantageous.
  • PRIOR ART US 2005/0094402 A1 discloses a reflector emitter which can be used as a car headlight, in which a mirror in the form of an ellipsoidal rotation section with a radiation source in the one existing focal point is arranged behind a further concave mirror, which is designed as a paraboloid section, such that the focal points of the ellipsoidal section of revolution and the paraboloidal section in a common plane perpendicular to
  • Radiation source radiation is reflected by the ellipsoidal section of revolution into the paraboloidal section resulting from a paraboloid of revolution by cutting off its closed end to form two parallel openings.
  • a number of rays are emitted from the non-punctiform but longitudinally extended radiation source in addition reflected in the upper part of the paraboloidal section and reinforce the desired in motor vehicles low beam effect by the main beam is directed slightly down to the road.
  • this form of headlamp produces a circular dark zone at the center of the beam from the diameter of the cut end of the paraboloidal section, and thus has none in spite of the increasing diffusion with distance
  • the central concavity mirror can only be designed as a paraboloid with a single focal point, since, when using an ellipsoidal contour, the rays from the second virtual focal point diverge into the one
  • Rotation ellipsoid sections would. Furthermore, the radiation sources are arranged tilted on a truncated cone and thus to the concave mirror. However, the tilting point away from the virtual focal point of the convex concave mirror, resulting in a dull tilt angle of over 180 °. A tilting of the Rotationsellipsoidenabête or their longitudinal planes with respect to the sectional plane of the paraboloidal concave mirror is not taught. Likewise, all components of the reflector radiator are shown only individually and schematically, a connecting them housing, which has further Verapatician is not disclosed.
  • the curved central concave mirror is formed from any hollow body having concave mirror surfaces with at least one focal point in the sectional plane.
  • the boundary surfaces of the ellipsoidal rotation sections and of the central concave mirror of the known reflector emitter can be mirrored for reflection of unused radiation not radiated into the main emission direction, but not the aperture.
  • the common ground plane can be mirrored. However, since this runs parallel to the cross-sectional plane of the aperture, results from such
  • the object of the present invention is therefore to be seen to provide such a development of the known reflector emitter, with the efficiency in the generation of a directed in a main direction of radiation beam can be further increased by simple means.
  • the solution according to the invention for this task can be found in the main claim.
  • Advantageous developments of the reflector radiator according to the invention are shown in the subclaims and are explained in more detail below in connection with the invention.
  • the reflector radiator is inventively characterized in that the longitudinal sectional plane of the ellipsoidal rotation sections and the sectional plane of the concave mirror in dependence on the radiation characteristic of the radiation sources at the same or different tilt angle between 0 ° and 90 ° in
  • Focus of the concave mirror are arranged to each other. Furthermore, the aperture of a first ring reflector and the concave mirror are surrounded by a second ring reflector adjoining its cutting plane in the direction of the aperture as further inner mirroring.
  • the course of the walls of the first and second annular reflector is designed so that incident beams are reflected in the main emission direction of the reflector emitter or in the region of the focal point of the concave mirror.
  • the inventive tilting of the ellipsoid of revolution to the concave mirror different optical characteristics of the radiation sources can be used more efficiently. In this case, the underlying radiation characteristic of the radiation source used must be taken into account for optimum adaptation.
  • each Rotationsellipso- idenabitess invention By tilting each Rotationsellipso- idenabitess invention the environment of the concave mirror is segmented. Each segment comprises an ellipsoidal section of revolution.
  • the tilt angle can be the same for all Rotationsboloidenabitese, in particular if the associated radiation sources have the same emission characteristics. If this is not the case, each rotational ellipsoid section can be tilted at a different tilt angle to the central concave mirror.
  • the rays impinging on the ellipsoidal sections of revolution are projected into the central concave mirror in an angle which is much more favorable than that of an untilted arrangement.
  • the tilt angle between the longitudinal sectional planes of the ellipsoidal rotation sections and the sectional plane of the concave mirror is between 20 ° and 45 °.
  • Particularly favorable for the efficiency is a tilt angle between 25 ° and 40 °.
  • the radiation sources may also be arranged inclined and preferably also inclined in the tilted spheroidal ellipsoid sections.
  • the radiation sources depending on the radiation characteristic to the sectional plane of the concave mirror at the same or different inclination angles between 0 ° and 80 °, preferably between 10 ° and 45 °, in particular be inclined by 35 °.
  • the same inclination angle for radiation sources with the same emission characteristic and different inclination angles for radiation sources with different emission characteristics can again be selected.
  • the aforementioned preferred tilt and inclination angles apply in particular to light-emitting diodes which are preferably and advantageously used in the invention as radiation sources with a conical emission characteristic of +/- 60 ° from the central emission axis.
  • the radiation sources are tilted in the invention under acute ( ⁇ 90 °) tilt angles to the cutting plane of the concave mirror.
  • the concave mirror can be advantageously and preferably paraboloidally, spherically or ellipsoidally or formed in a linearly extended form thereof. In a spherical concave mirror, any point within the sphere but outside the center can
  • Be focal point (rays that pass through the center as a focal point, are reflected back into).
  • Focus is in the sectional plane of the sphere to form the spherical shell.
  • the curvatures mentioned results in a
  • Focal line as a connecting line of the foci of the basic shape.
  • linearly extended form is understood to mean the shaping when the paraboloidal, spherical or ellipsoidal basic shape is cut open along a central axis and evenly linear extension pieces are inserted in order to form a trough-shaped form whose curves parabolic, spherical or ellipsoidal.
  • a central concave mirror also with variable eccentricity in the case of paraboloidal or ellipsoidal cross-section
  • Concave mirrors can also be designed to be relatively small in space, since only small portions of the complete paraboloid, sphere or ellipsoid shape are used. Furthermore, it is possible to produce in such a concave mirror by choosing its shape as ellipsoid another focal point, which can then be placed in a convenient location. All light rays from the central concave mirror converge around this point. This is particularly advantageous for lens systems and results in parallel that only a relatively small aperture is needed.
  • the shape of the concave mirror can in turn be selected depending on the emission characteristics of the radiation sources used, but also on the selected tilt and tilt angles.
  • a particularly high yield results if, in the case of an ellipsoidal concave mirror, the second focal point located outside the concave mirror is preferred and advantageous within the aperture or above the aperture outside the reflector radiator.
  • the second focal line lying outside the concave mirror advantageously lies in the aperture, which then likewise has a linearly extended form.
  • An optimal light output also results when the total amount of light emitted is coupled into the main emission direction of the reflector emitter.
  • a central emission axis or, in the case of a solid shape thereof, a central emission surface of the concave mirror is aligned in the main emission direction. Further details on the central emission axis or the central emission surfaces of the individual curvature forms can be found in the exemplary embodiments.
  • the main radiation direction of the radiation source is chosen so that it is perpendicular to the plane, with respect to the
  • All possible radiation angles are covered in the invention by additional mirror surfaces, which ensure that the radiation predominantly collimates the reflector radiator and leaves it parallel in the direction of the main emission direction. It is for a first ring reflector provided surrounding the aperture. A particularly favorable coupling of hitherto unused marginal rays in the main emission direction of the reflector radiator is obtained if, preferably and advantageously, at least the first ring reflector has a paraboloidal wall profile, the focal point lying in the aperture.
  • mirrored end faces of special shape in the form of the second ring reflector are integrated in the invention in the interior of the reflector radiator, which deflect a portion of these unused beams in the central concave mirror, which then couples these in the main emission.
  • the second ring reflector at least partially has a parabolic or ellipsoidal wall profile, wherein the focal point is in the range of lying within the concave mirror focal point. It can be made of manufacturing technology
  • the wall course at least in sections (in particular in the field of paraboloid or ellipsoidal course) from a plurality of straight, angularly abutting surfaces is composed.
  • the second ring reflector with an at least partially parabolic or ellipsoidal wall profile radiation in particular for a LED beam angle of 65 ° to 70 ° can be used much better. It has already been stated above that adaptations to the emission characteristics of the radiation sources used lead to an optimized luminous efficacy. This also applies to the shaping of the second ring reflector in its course in the radial plane to the main emission direction. Therefore, the second ring reflector may have a cross-sectional profile having ellipsoidal bulges corresponding to the number of light sources present.
  • the reflector emitter according to the invention can also be increased in terms of its emission efficiency by constructive optimizations.
  • the aperture is smaller than the rotational ellipse section.
  • the cross section of the aperture at the smallest point may be smaller than half the cross section of the ellipsoid of revolution, measured between the body edges.
  • a sharply focused combined beam in the main emission direction requires only a small aperture to exit.
  • a central concave mirror with an ellipsoidal shape, the second focal point can be placed in the aperture, favors a small aperture.
  • the advantage of a small aperture is the possibility of large-dimensioned ellipsoidal sections, which can thus project a large part of the radiation in the direction of the central concave mirror.
  • the efficiency is further increased and the small blind stretch in the center of the projection is smaller.
  • the efficiency can be increased even further by the maximum utilization of the central concave mirror (beam path optimization).
  • a preferred ratio is formed with a model scaling factor of 0 , 5 to 10 and is dependent on the radiation characteristic of the radiation sources, the scaling factor of 2 is preferred.
  • the reflector emitter according to the invention can be used, for example, for signaling systems or for medical lights, as headlights for vehicles or for off-shore systems or generally for underwater use, for example for immersion lamp heads.
  • the reflector emitter according to the invention is designed in several parts, wherein in a three-part design in a shell the Rotationsellipsoidenabête, the aperture and the first ring reflector, in a central part recesses for the radiation sources and the second ring reflector and in a lower part of the concave mirrors are arranged.
  • middle and lower part can be combined to form a common part.
  • the reflector radiator can advantageously and preferably have a cover part with a transparent cover for the aperture. For further collimation of the generated beam, it is advantageous and
  • the transparent cover has a beam-modifying optics, for example a Fresnel structure or plano-convex lenses with a smooth edge or concave-convex glasses.
  • a beam-modifying optics for example a Fresnel structure or plano-convex lenses with a smooth edge or concave-convex glasses.
  • further optical lenses may be provided for additional beam focusing.
  • lid, upper, middle and lower part are pressure-tightly connected to each other, for example by screw with sealing inserts.
  • halogen lamps, fluorescent lamps, UV lamps or light-emitting diodes (LED) can advantageously and preferably be used as radiation sources in the reflector emitter according to the invention.
  • electromagnetic rays mainly light rays, are reflected and concentrated.
  • Light emitting diodes have a higher light output than incandescent lamps, they are less hot and have a significantly longer life. They may be formed in one or more colors and have a conical radiation characteristic of +/- 60 ° from the central emission axis. However, the luminance of the LEDs is much lower than that of incandescent lamps, and thus the use of several less faint lamps in a common reflector emitter according to the invention is established. Further details can be found in the embodiments explained below.
  • FIG. 1 shows an overall perspective view of the reflector emitter
  • FIG. 2A is a side view of the reflector radiator
  • FIG. 2B shows a longitudinal section through the reflector radiator
  • FIG. 2C shows a detail in the region of the second ring reflector
  • Figure 3 is a longitudinal section through the individual components of
  • 4A is a side view of the upper part of the reflector radiator
  • FIG. 4B shows an interior view of the upper part of the reflector radiator
  • FIG. 4C is a plan view of the upper part
  • FIG. 4D shows a longitudinal section through the upper part
  • 5A is an interior view of the central part of the reflector radiator
  • FIG. 5B shows a longitudinal section through the central part
  • FIG. 6A shows an interior view of the lower part of the reflector radiator
  • Figure 6B is a longitudinal section through the lower part with spherical
  • Figure 6C is a longitudinal section through the lower part with paraboloidal
  • Figure 6D is a longitudinal section through the lower part with ellipsoidal
  • FIG. 7 shows the beam path in the reflector radiator.
  • FIG. 1 shows an overall perspective view of the reflector emitter 01 according to the invention.
  • a cover part 02 an upper part 03, a middle part 04 and a lower part 05 of the reflector radiator 01.
  • five evenly around the central concave mirror arranged round ellipsoidal sections are provided, resulting in the Middle part 04 gives the pentagonal shape.
  • the representation of five Rotationsellipsoidenabêten is only exemplary, equally can also be two, three, four, six, seven to n Rotationsellipsoidenabête be provided, the width thereof decreases.
  • Embodiments with five, six or seven rotational ellipsoid sections are therefore to be preferred.
  • FIG. 2A shows a longitudinal section through the reflector radiator 01 along BB according to FIG. 2A. Shown is an axial Hauptabstrahlraum 07, which coincides in the selected embodiment with the central axis of the reflector 01 radiator. Differently oriented main emission directions, which fall through an aperture 08, are also readily realizable.
  • Upper part 03, middle part 04 and lower part 05 together form a combined reflector 09. This consists in the selected embodiment of five Rotationsellipsoidenabête 10, each having an opening 11.
  • the formation geometry of each ellipsoidal section 10 is shown in FIG.
  • the combined reflector 09 consists of a central concave mirror 12 in the lower part 05 of the reflector radiator 01. Furthermore, recesses 13 are shown in the middle part 04 with openings 06 for attachment.
  • a radiation source for example an LED, is arranged in each recess 3 with a radiation direction in the direction of the rotational ellipse sections 10.
  • a first ring reflector 15 with a mirrored paraboloid wall profile 34 is arranged around the aperture 09.
  • a second ring reflector 16 is arranged above the cutting plane 17 of the central concave mirror 12.
  • the second ring reflector 16 also has an approximately at least partially paraboloidal (or even ellipsoidal) wall profile 34, the focal point 44 being at the focal point 30 of the Concave mirror 12 or at least in its range.
  • Both the first ring reflector 15 and the second ring reflector 16 are formed in the embodiment shown by mirrored walls 14 in the interior of the reflector radiator 01.
  • the wall course shown in the embodiment is shown in detail. For a simplified manufacturability is the
  • Wall course of the second ring reflector 16 composed of a plurality of straight surfaces 18, which connect the obtuse angles (indicated with x °, y °, z °) to each other.
  • FIG. 3 shows the sectional view according to FIG. 2B of the reflector radiator 01 from cover part 02, upper part 03, middle part 04 and lower part 05.
  • Mirror surfaces 20 of the rotational ellipse sections 10 in FIG. 3 shows the sectional view according to FIG. 2B of the reflector radiator 01 from cover part 02, upper part 03, middle part 04 and lower part 05.
  • the central concave mirror 12 has an opening 19.
  • a transparent cover 45 shown in phantom
  • the transparent cover 45 of the pressure seal and has in the selected embodiment, the beam collimated bundled light beam additionally collimating Fresnel 46 ,
  • FIG. 4A shows the top part 03 of the ring reflector 01 in a side view
  • FIG. 4B shows the inside view.
  • the five mirror surfaces 20 of the Rotationsellpsoidenabête 10 which are arranged uniformly around the aperture 08 to recognize.
  • FIG. 4C shows a plan view of the upper part 03.
  • the section EE according to FIG. 4C is represented by the upper part 03.
  • the parabola can penetrate into the aperture 08 at different depths.
  • the vertex of the parabola is at a distance y from the vertex of the rotational ellipse section 10, so that the parabola has a penetration depth z into the aperture 08.
  • Each rotational ellipsoid section 10 is formed from an ellipsoid of revolution 23 which is cut in a longitudinal section plane 26 extending through both focal points 24, 25 and in a cross-sectional plane 28 extending perpendicularly between its center 27 and one of its focal points 24, 25 (preferably 25).
  • the rotary ellipse section 10 has a large radius R1 and a small radius R2. Between the center 27 and one of the focal points 24, 25 is the distance v.
  • the longitudinal sectional plane 26 is inclined to the cutting plane 17 by n ° in the acute tilt angle 29.
  • the focal point 25 of the rotary ellipse section 10 is at the same time the focal point 30 of the central concave mirror 12.
  • FIG. 5A shows the middle part 04 of the reflector emitter 01 in the interior view. To recognize five recesses 13, each with two openings 06 for fixing the radiation sources.
  • FIG. 5B shows the section JJ according to FIG. 5A. In the exemplary embodiment shown, the recesses 13 and thus the LEDs (or other radiation sources) are pointed by n °
  • the focal point 30 is removed by the distance s from a central arrangement of the LED in the recesses 13.
  • the distance from the recess 13 to the tip of the LED measures the distance t.
  • FIG. 6A shows an inside view of the lower part 05 of the reflector radiator 01 with the central concave mirror 12. This can be designed to be spherical, paraboloidal or ellipsoidal in cross section.
  • Fig. 6B is a spherical one
  • the central emission axis 33 of the spherical concave mirror 12 extends through the focal point 30 of the circle 35 and is perpendicular to the section plane 17 through the circle 35.
  • the focal point 30 is at R / 2. It can lie between 0 and R and is defined as the point of intersection of the section plane 17 with the radius R.
  • FIG. 6C shows the section with a paraboloid concave mirror 12
  • Section plane 17 has the distance u from the vertex of the parabola 36. In this case, u is at the same time the distance to the focal point 30.
  • the central emission axis 33 of the paraboloidal concave mirror 12 extends through the selected focal point 30
  • FIG. 6D shows the section with an ellipsoidal concave mirror 12.
  • the ellipse 37 has the large radius R1 and the small radius R2.
  • the distance of the center point 38 from the cutting plane 17 measures the distance q.
  • the central emission axis 33 runs through the center point 38 and is perpendicular to the section plane 17 or runs through the two focal points 30, 39 of the ellipse 37.
  • the central emission axis 33 is generally congruent with the main emission direction 07 (see FIG. 2B) However, special applications may require angle deviations
  • the concave mirror 12 which can be embodied in various cross-sectional shapes is always shown in the exemplary embodiments with a circular cross-section in the other plane. Likewise, however, solid shapes of the different cross sections in the other plane are possible.
  • the respective one-dimensional Ab- beam axis through the focal point is then only extended to the two-dimensional emission surface with the same orientation with a corresponding focal line.
  • At the reflection ratios in the reflector emitter 01 nothing changes.
  • Extracted forms of the central concave mirror are particularly advantageous in the case of a larger number of radiation sources and therefore of ellipsoidal sections for reasons of arrangement (compare also the closest DE 10 2006 044 019 B4 to the invention).
  • the beam path in the reflector emitter 01 is shown according to the invention with tilted by the tilt angle 29 Rotationsellipsoidenabroughen 10, the first ring reflector 15 and the second ring reflector 16 at the section BB in FIG 2B. It can clearly be seen that no light beam emanating from the radiation source 40 leaves the reflector emitter 01 directly through the aperture 08, so that in particular otherwise unused, diffuse marginal rays are coupled into the main emission direction 07 (cf. FIG. 2B). In a first emission angle region 41, the rays are guided by the associated ellipsoidal rotation section 10 into the central concave mirror 12 and from there through the focal point 30 through the aperture 08.
  • a second emission angle range 42 the rays are guided by the first ring reflector 15 through the aperture 08.
  • a third emission angle range 43 the rays are guided by the second ring reflector 16 into the central concave mirror 12 and from there through the aperture 08.
  • the emission area of the radiation source 40 is utilized to at least 80%. The remaining 20% are directed as diffuse radiation through the aperture 08 and do not necessarily contribute to the main emission direction 07.
  • the data apply to a radiation source 40 with an ideal hemispherical radiation below 180 °.
  • first beam angle range for 12
  • second beam angle range for 15
  • third beam angle range for 16

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

The known reflector emitter combines beams from a plurality of weaker emission sources over reflected rotational ellipsoid sections and a central concave mirror, the focal points thereof coinciding to form a common powerful beam. Occurring edge rays are not optimally utilised. An increase in efficiency is achieved for the reflector emitter (01) according to the invention by tilting the rotational ellipsoid sections (10) towards the central concave mirror (12) and by providing a first annular reflector (15) in the aperture (08) and a second annular reflector (16) directly above the concave mirror (12), said reflectors both reflecting in the main emission direction (07) or the concave mirror (12). Improved radiation, in particular as a function of the radiation characteristics of the emission sources (40) used, such as LEDs, can be achieved by means of the tilting. No beam leaves the reflector emitter (01) on a direct path through the aperture (08), but instead, as a rule, according to an angle-dependent reflection (41, 42, 43) in the concave mirror (12) or in the first or second annular reflector (15, 16). The reflector emitter (01) can be used for applications such as signalling systems, medical lamps or UV lamps, as headlights for vehicles or off-shore systems, as well as for underwater use in particular.

Description

Anmelder  applicants
Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung, Alfred Wegener Institute for Polar and Marine Research,
Bremerhaven, Deutschland Bremerhaven, Germany
Bezeichnung description
Reflektorstrahler reflector spotlight
Beschreibung description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Reflektorstrahler, der der Erzeugung eines in eine Hauptabstrahlrichtung gerichteten Strahls dient, mit einem kombinierten Reflektor. Dieser setzt sich aus zwei oder mehr verspiegelten Rotationsellipsoidenabschnitt und einem zentralen Hohlspiegel zusammen. Jeder Rotationsellipsoidenabschnitt ist aus einem Rotationsellipsoiden gebildet, der in einer durch beide Brennpunkte verlaufenden Längsschnittebene und in einer dazu senkrecht zwischen seinem Mittelpunkt und einem seiner Brennpunkte verlaufendenThe invention relates to a reflector emitter, which serves to generate a beam directed in a main emission direction, with a combined reflector. This is composed of two or more mirrored Rotationsellipsoidenabschnitt and a central concave mirror. Each ellipsoid of revolution is formed of an ellipsoid of revolution extending in a longitudinal plane passing through both foci and perpendicular thereto between its center and one of its foci
Querschnittebene geschnitten ist. Dabei liegt der eine Brennpunkt innerhalb und der andere Brennpunkt außerhalb jedes Rotationsellipsoidenabschnitts. Der Hohlspiegel ist aus einem zumindest einen Brennpunkt aufweisenden, in einer Schnittebene geschnittenen Hohlkörper gebildet. Rotationsellipsoidenabschnitte und Hohlspiegel weisen jeweils eine Öffnung auf, die einander entgegengerichtet angeordnet sind. Die außerhalb liegenden Brennpunkte der Rotationsellipsoidenabschnitte und der Brennpunkt des Hohlspiegels fallen zusammen. Die Rotationsellipsoidenabschnitte sind gleichmäßig um den zentralen Hohlspiegel herum angeordnet. Weiterhin umfasst der Reflektorstrahler eine gegenüber dem Hohlspiegel auf der Seite der Rotationsellipsoidenabschnitte angeordnete Cross-sectional plane is cut. The one focal point is inside and the other focus outside each Rotationsellipsoidenabschnitts. The concave mirror is formed from a hollow body having at least one focal point and cut in a sectional plane. Rotationsellipsoidenabschnitte and concave mirrors each have an opening which are arranged opposite to each other. The outlying focal points of the Rotationsellipsoidenabschnitte and the focal point of the concave mirror coincide. The ellipsoidal rotation sections are arranged uniformly around the central concave mirror. Furthermore, the reflector radiator comprises a relative to the concave mirror arranged on the side of the ellipsoidal rotation sections
Apertur, zumindest zwei, jeweils im innerhalb des Rotationsellipsoidenabschnitts liegenden Brennpunkt angeordnete Strahlungsquellen mit bekannter Abstrahlcharakteristik und weitere innere VerSpiegelungen. Aperture, at least two, each within the ellipsoidal rotation section lying focal point arranged radiation sources with known radiation characteristics and other internal VerSpiegelungen.
Derartige Reflektorstrahler weisen eine besonders hohe Lichtausbeute bezie- hungsweise geringe Verluste durch Streuung auf. Alle Strahlen, die von der Strahlungsquelle ausgehen und den verspiegelten Rotationsellipsoidenabschnitt treffen, werden in den zweiten Brennpunkt des Rotationsellipsoiden und damit in den Brennpunkt des Hohlspiegels reflektiert. Der Hohlspiegel reflektiert das Licht in einem kollimierten Strahl in Hauptabstrahlrichtung durch die Apertur. Bereits bei einer Lichtquelle kann die Strahlkollimierung zu einer Intensitätserhöhung führen. Insbesondere kann mit derartigen Reflektorstrahlern das Licht von mehreren, in der Regel lichtschwächeren Strahlungsquellen zu einem einzigen starken Strahl gebündelt werden. Derartige Anordnungen können für Anwendungen eingesetzt werden, bei denen einen hohe Lichtausbeute bei vorgegebenen Abstrahlwinkeln von Vorteil ist. Such reflector emitters have a particularly high luminous efficiency or low losses due to scattering. All rays that emanate from the radiation source and hit the mirrored ellipsoidal section are reflected in the second focal point of the ellipsoid of revolution and thus in the focal point of the concave mirror. The concave mirror reflects the light in a collimated beam in the main emission direction through the aperture. Already with a light source beam collimation can lead to an increase in intensity. In particular, with such reflector radiators, the light from a plurality of generally less faint radiation sources can be bundled into a single strong beam. Such arrangements can be used for applications in which a high light output at given radiation angles is advantageous.
Stand der Technik Die US 2005/0094402 A1 offenbart einen als Autoscheinwerfer einsetzbaren Reflektorstrahler, bei dem ein Spiegel in Form eines Rotationsellipsoidenabschnitts mit einer Strahlungsquelle in dem einen vorhandenen Brennpunkt so hinter einem weiteren Hohlspiegel, der als Paraboloidenabschnitt ausgebildet ist, angeordnet wird, dass die Brennpunkte des Rotationsellipsoidenabschnitts und des Paraboloidenabschnitts in einer gemeinsamen Ebene senkrecht zur PRIOR ART US 2005/0094402 A1 discloses a reflector emitter which can be used as a car headlight, in which a mirror in the form of an ellipsoidal rotation section with a radiation source in the one existing focal point is arranged behind a further concave mirror, which is designed as a paraboloid section, such that the focal points of the ellipsoidal section of revolution and the paraboloidal section in a common plane perpendicular to
Mittellinie des Rotationsellipsoidenabschnitts liegen. Dadurch werden alle Center line of the rotary ellipsoid section lie. This will all
Strahlen der Strahlungsquelle von dem Rotationsellipsoidenabschnitt in den Paraboloidenabschnitt reflektiert, der aus einem Rotationsparaboloiden durch Abschneiden seines geschlossenen Endes entsteht, sodass sich zwei parallele Öffnungen ergeben. Durch Anordnung eines weiteren ebenen Spiegels in der Mittelachse des Paraboloidenabschnitts wird eine Anzahl von Strahlen, die von der nicht punktförmigen sondern in der Länge ausgedehnten Strahlungsquelle ausgehen, zusätzlich in den oberen Teil des Paraboloidenabschnitts reflektiert und verstärken den bei Kraftfahrzeugen gewünschten Abblendlichteffekt, indem der Hauptstrahl leicht nach unten auf die Straße gerichtet ist. Diese Form des Scheinwerfers erzeugt in der Mitte des Strahls aber eine kreisförmige Dunkelzone vom Durchmesser des abgeschnittenen Endes des Paraboloidenabschnitts und weist damit trotz der mit der Entfernung zunehmenden Diffusion keine Radiation source radiation is reflected by the ellipsoidal section of revolution into the paraboloidal section resulting from a paraboloid of revolution by cutting off its closed end to form two parallel openings. By arranging another plane mirror in the central axis of the paraboloid portion, a number of rays are emitted from the non-punctiform but longitudinally extended radiation source in addition reflected in the upper part of the paraboloidal section and reinforce the desired in motor vehicles low beam effect by the main beam is directed slightly down to the road. However, this form of headlamp produces a circular dark zone at the center of the beam from the diameter of the cut end of the paraboloidal section, and thus has none in spite of the increasing diffusion with distance
gleichmäßige Ausleuchtung auf. uniform illumination.
Aus JP 2003065805 A ist ein im Aufbau ähnlicher Reflektorstrahler mit zumindest zwei Strahlungsquellen, mehreren den Strahlungsquellen zugeordneten Rotationsellipsoidenabschnitten und einem zentralen Hohlspiegel bekannt, bei dem der zentrale Hohlspiegel jedoch aus einem konvexen Paraboloidenabschnitt gebildet wird. Somit weist die Öffnung des Hohlspiegels von der Apertur weg. Insbesondere am der Apertur gegenüberliegenden Scheitelpunkt des From JP 2003065805 A a similar reflector reflector with at least two radiation sources, a plurality of radiation sources associated Rotationsellipsoidenabschnitten and a central concave mirror is known in which the central concave mirror, however, is formed of a convex paraboloid portion. Thus, the opening of the concave mirror away from the aperture. In particular, at the opposite vertex of the aperture
Paraboloidenabschnitts ergeben sich schwierige Reflexionsverhältnisse aufgrund des nur virtuellen Brennpunkt innerhalb des Paraboloidenabschnitts. Eine Paraboloidsabschnitts arise difficult reflection conditions due to the only virtual focal point within the paraboloid section. A
Abstrahlung in die gewünschte Hauptabstrahlrichtung ist hier schwer umsetzbar. Des Weiteren kann der zentrale Hohlspiegel nur als Paraboloid mit einem einzigen Brennpunkt ausgeführt sein, da bei Verwendung einer ellipsoiden Kontur die Strahlen aus dem zweiten virtuellen Brennpunkt divergieren in die Radiation in the desired main emission is difficult to implement here. Furthermore, the central concavity mirror can only be designed as a paraboloid with a single focal point, since, when using an ellipsoidal contour, the rays from the second virtual focal point diverge into the one
Rotationsellipsoidenabschnitte würden. Des Weiteren sind die Strahlungsquellen auf einem Kegelstumpf und damit zum Hohlspiegel verkippt angeordnet. Dabei zeigt die Verkippung aber vom virtuellen Brennpunkt des konvexen Hohlspiegels weg, es ergibt sich ein stumpfer Kippwinkel von über 180°. Eine Verkippung der Rotationsellipsoidenabschnitte bzw. deren Längsschnittebenen gegenüber der Schnittebene des paraboloiden Hohlspiegels wird nicht gelehrt. Ebenso werden alle Komponenten des Reflektorstrahlers nur einzeln und schematisch dargestellt, ein diese verbindendes Gehäuse, das weitere Verspiegelungen aufweist, wird nicht offenbart. Rotation ellipsoid sections would. Furthermore, the radiation sources are arranged tilted on a truncated cone and thus to the concave mirror. However, the tilting point away from the virtual focal point of the convex concave mirror, resulting in a dull tilt angle of over 180 °. A tilting of the Rotationsellipsoidenabschnitte or their longitudinal planes with respect to the sectional plane of the paraboloidal concave mirror is not taught. Likewise, all components of the reflector radiator are shown only individually and schematically, a connecting them housing, which has further Verspiegelungen is not disclosed.
Der der Erfindung nächstliegende Stand der Technik wird in der DE 10 2006 044 019 A1 offenbart, deren vollständiger Offenbarungsgehalt in die vorliegende Erfindung einfließen soll. Bei dem bekannten Reflektorstrahler mit den eingangs aufgezählten Merkmalen liegen jedoch die Längsschnittebenen der Rotationsellipsoidenabschnitte und die Schnittebene des zentralen Hohlspiegels in einer gemeinsamen Grundebene, in der auch alle Brennpunkte der genannten The closest prior art to the invention is disclosed in DE 10 2006 044 019 A1, the full disclosure of which is incorporated herein by reference Invention should flow. In the known reflector emitter with the features enumerated above, however, are the longitudinal planes of the ellipsoidal elliptical sections and the sectional plane of the central concave mirror in a common ground plane in which all the focal points of said
Komponenten liegen. Dadurch ergibt sich eine starre Konstellation zwischen den genannten Komponenten, die keine Effizienzsteigerung mit einfachen Mitteln zulässt. Weiterhin ist der gewölbte zentrale Hohlspiegel aus einem beliebigen Hohlkörper mit konkaven Spiegelflächen mit zumindest einem Brennpunkt in der Schnittebene gebildet. Des Weiteren können die Begrenzungsflächen der Rotationsellipsoidenabschnitte und des zentralen Hohlspiegels des bekannten Reflektorstrahlers zur Reflexion von ungenutzter, nicht in die Hauptabstrahlrichtung abgestrahlte Strahlung verspiegelt sein, nicht aber die Apertur. Somit kann nur die gemeinsame Grundebene verspiegelt sein. Da diese jedoch parallel zur Querschnittsebene der Apertur verläuft, ergibt sich durch eine solche Components lie. This results in a rigid constellation between the mentioned components, which does not allow an increase in efficiency by simple means. Furthermore, the curved central concave mirror is formed from any hollow body having concave mirror surfaces with at least one focal point in the sectional plane. Furthermore, the boundary surfaces of the ellipsoidal rotation sections and of the central concave mirror of the known reflector emitter can be mirrored for reflection of unused radiation not radiated into the main emission direction, but not the aperture. Thus, only the common ground plane can be mirrored. However, since this runs parallel to the cross-sectional plane of the aperture, results from such
Verspiegelungsmaßnahme keine wesentliche Effizienzsteigerung, da nur ein geringer Teil der divergierten Strahlung auf die Apertur gelenkt werden kann. Mirroring measure no significant increase in efficiency, since only a small part of the divergent radiation can be directed to the aperture.
Aufgabenstellung task
Die Aufgabe für die vorliegende Erfindung ist daher darin zu sehen, eine solche Weiterbildung des bekannten Reflektorstrahlers anzugeben, mit der die Effizienz bei der Erzeugung eines in eine Hauptabstrahlrichtung gerichteten Strahls mit einfachen Mitteln noch weiter gesteigert werden kann. Die erfindungsgemäße Lösung für diese Aufgabe ist dem Hauptanspruch zu entnehmen. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Reflektorstrahlers sind in den Unteransprüchen aufgezeigt und werden im Folgenden im Zusammenhang mit der Erfindung näher erläutert. Der Reflektorstrahler ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Längsschnittebene der Rotationsellipsoidenabschnitte und die Schnittebene des Hohlspiegels in Abhängigkeit von der Abstrahlcharakteristik der Strahlungsquellen unter gleichen oder unterschiedlichen Kippwinkel zwischen 0° und 90° im The object of the present invention is therefore to be seen to provide such a development of the known reflector emitter, with the efficiency in the generation of a directed in a main direction of radiation beam can be further increased by simple means. The solution according to the invention for this task can be found in the main claim. Advantageous developments of the reflector radiator according to the invention are shown in the subclaims and are explained in more detail below in connection with the invention. The reflector radiator is inventively characterized in that the longitudinal sectional plane of the ellipsoidal rotation sections and the sectional plane of the concave mirror in dependence on the radiation characteristic of the radiation sources at the same or different tilt angle between 0 ° and 90 ° in
Brennpunkt des Hohlspiegels zueinander angeordnet sind. Weiterhin sind die Apertur von einem ersten Ringreflektor und der Hohlspiegel von einem an seine Schnittebene in Richtung auf die Apertur anschließenden zweiten Ringreflektor als weitere innere Verspiegelungen umgeben. Dabei ist erfindungsgemäß der Wandverlauf des ersten und zweiten Ringreflektors so gestaltet, dass auftreffende Strahlen in die Hauptabstrahlrichtung des Reflektorstrahlers oder in den Bereich des Brennpunkts des Hohlspiegels reflektiert werden. Durch die erfindungsgemäße Verkippung der Rotationsellipsoidenabschnitte zum Hohlspiegel können verschiedene optische Charakteristiken der Strahlungsquellen effizienter genutzt werden. Dabei ist für eine optimale Anpassung die zugrunde liegende Abstrahlcharakteristik der verwendeten Strahlungsquelle zu berücksichtigen. Durch die erfindungsgemäße Verkippung jedes Rotationsellipso- idenabschnitts wird die Umgebung des Hohlspiegels segmentiert. Jedes Segment umfasst einen Rotationsellipsoidenabschnitt. Dabei kann der Kippwinkel für alle Rotationsboloidenabschnitte gleich sein, insbesondere wenn die zugehörigen Strahlungsquellen eine gleiche Abstrahlcharakteristik aufweisen. Ist dies nicht der Fall, kann jeder Rotationsellipsoidenabschnitt unter einem anderen Kippwinkel zum zentralen Hohlspiegel verkippt werden. Durch die Verkippung werden die auf die Rotationsellipsoidenabschnitte auftreffenden Strahlen in einem gegenüber einer ungekippten Anordnung deutlich günstigeren Winkel in den zentralen Hohlspiegel projiziert. Dies hängt damit zusammen, dass flach in die Rotationsellipsoidenabschnitte eingestrahlte Strahlen bei der Reflexion überwiegend nur den Randbereich des zentralen Reflektors treffen, in dem Abbildungsfehler zunehmen, die die Gesamteffizienz des Reflektorstrahlers vermindern. Bevorzugt und vorteilhaft liegt der Kippwinkel zwischen den Längsschnittebenen der Rotationsellipsoidenabschnitte und der Schnittebene des Hohlspiegels zwischen 20° und 45°. Besonders günstig für die Effizienz ist ein Kippwinkel zwischen 25° und 40°. Zur weiteren Effizienzverbesserung können in den gekippten Rotationsellipsoidenabschnitten bevorzugt und vorteilhaft auch noch die Strahlungsquellen geneigt angeordnet sein. Vorteilhaft und bevorzugt können daher die Strahlungsquellen in Abhängigkeit von der Abstrahlcharakteristik zur Schnittebene des Hohlspiegels unter gleichen oder unterschiedlichen Neigungswinkeln zwischen 0° und 80°, vorzugsweise zwischen 10° und 45°, insbesondere um 35°, geneigt sein. Dabei können wieder gleiche Neigungswinkel für Strahlungsquellen mit gleicher Abstrahlcharakteristik und unterschiedliche Neigungswinkel für Strahlungsquellen mit unterschiedlicher Abstrahlcharakteristik gewählt werden. Die genannten be- vorzugten Kipp- und Neigungswinkel gelten insbesondere für bei der Erfindung bevorzugt und vorteilhaft eingesetzte Leuchtdioden als Strahlungsquellen mit einer kegelförmigen Abstrahlcharakteristik von +/- 60° von der zentralen Abstrahlachse. Ansonsten können optimale Kipp- und Neigungswinkel in Abhängigkeit von der bekannten Abstrahlcharakteristik der Strahlungsquelle vom Fachmann durch Simulationsrechnungen ermittelt werden. Im Gegensatz zu dem bekannten Reflektorstrahler mit unter stumpfen (>90°) Winkeln verkippten Strahlungsquellen werden die Strahlungsquellen bei der Erfindung unter spitzen (< 90°) Neigungswinkeln zur Schnittebene des Hohlspiegels verkippt. Bei dem Reflektorstrahler nach der Erfindung kann der Hohlspiegel vorteilhaft und bevorzugt paraboloid, sphärisch oder ellipsoid oder in linear ausgezogener Form davon ausgebildet sein. Bei einem sphärischen Hohlspiegel kann jeder beliebige Punkt innerhalb der Sphäre, aber außerhalb des Mittelpunkts Focus of the concave mirror are arranged to each other. Furthermore, the aperture of a first ring reflector and the concave mirror are surrounded by a second ring reflector adjoining its cutting plane in the direction of the aperture as further inner mirroring. In this case, according to the invention, the course of the walls of the first and second annular reflector is designed so that incident beams are reflected in the main emission direction of the reflector emitter or in the region of the focal point of the concave mirror. The inventive tilting of the ellipsoid of revolution to the concave mirror different optical characteristics of the radiation sources can be used more efficiently. In this case, the underlying radiation characteristic of the radiation source used must be taken into account for optimum adaptation. By tilting each Rotationsellipso- idenabschnitts invention the environment of the concave mirror is segmented. Each segment comprises an ellipsoidal section of revolution. In this case, the tilt angle can be the same for all Rotationsboloidenabschnitte, in particular if the associated radiation sources have the same emission characteristics. If this is not the case, each rotational ellipsoid section can be tilted at a different tilt angle to the central concave mirror. As a result of the tilting, the rays impinging on the ellipsoidal sections of revolution are projected into the central concave mirror in an angle which is much more favorable than that of an untilted arrangement. This is due to the fact that rays radiated flatly into the ellipsoidal ellipsoidal sections predominantly meet only the edge region of the central reflector in the reflection in which aberrations increase which reduce the overall efficiency of the reflector radiator. Preferably and advantageously, the tilt angle between the longitudinal sectional planes of the ellipsoidal rotation sections and the sectional plane of the concave mirror is between 20 ° and 45 °. Particularly favorable for the efficiency is a tilt angle between 25 ° and 40 °. To further improve efficiency, the radiation sources may also be arranged inclined and preferably also inclined in the tilted spheroidal ellipsoid sections. Advantageously and preferably, therefore, the radiation sources, depending on the radiation characteristic to the sectional plane of the concave mirror at the same or different inclination angles between 0 ° and 80 °, preferably between 10 ° and 45 °, in particular be inclined by 35 °. In this case, the same inclination angle for radiation sources with the same emission characteristic and different inclination angles for radiation sources with different emission characteristics can again be selected. The aforementioned preferred tilt and inclination angles apply in particular to light-emitting diodes which are preferably and advantageously used in the invention as radiation sources with a conical emission characteristic of +/- 60 ° from the central emission axis. Otherwise optimal tilt and inclination angles as a function of the known radiation characteristic of the radiation source can be determined by a person skilled in the art by simulation calculations. In contrast to the known reflector radiator with blunt (> 90 °) angles tilted radiation sources, the radiation sources are tilted in the invention under acute (<90 °) tilt angles to the cutting plane of the concave mirror. In the reflector emitter according to the invention, the concave mirror can be advantageously and preferably paraboloidally, spherically or ellipsoidally or formed in a linearly extended form thereof. In a spherical concave mirror, any point within the sphere but outside the center can
Brennpunkt sein (Strahlen, die durch den Mittelpunkt als Brennpunkt verlaufen, werden in sich zurückreflektiert). Bei der Erfindung ist festgelegt, dass derBe focal point (rays that pass through the center as a focal point, are reflected back into). In the invention it is determined that the
Brennpunkt in der Schnittebene der Sphäre zur Bildung der Kugelschale liegt. Bei der linear ausgezogenen Form die genannten Wölbungen ergibt sich eine Focus is in the sectional plane of the sphere to form the spherical shell. In the linearly extended form, the curvatures mentioned results in a
Brennlinie als Verbindungslinie der Brennpunkte der Grundform. Dabei wird unter dem Begriff„linear ausgezogene Form" diejenige Formgebung verstanden, wenn gedanklich die paraboloide, sphärische oder ellipsoide Grundform entlang einer zentralen Achse aufgeschnitten und gleichmäßig lineare Verlängerungsstücke eingefügt werden. Es ergibt sich eine wannenförmige Form, deren Rundungen entsprechend paraboloid, sphärisch oder ellipsoid verlaufen. Ein zentraler Hohlspiegels (auch mit variabler Exzentrizität bei paraboloidem oder ellipsoidem Querschnitt) hat gegenüber einem konvexen Spiegel diverse Vorteile bezüglich des Reflexionsverhaltens, da keine virtuellen Brennpunkte genutzt werden und somit an der Spiegeloberfläche die Reflexion besser eingestellt werden kann. Dabei können Hohlspiegel auch räumlich relativ klein ausgeführt werden, da nur geringe Schnittanteile der vollständigen Paraboloid-, Sphären- oder Ellipsoidform genutzt werden. Weiterhin ist es möglich, bei einem solchen Hohlspiegel durch Wahl seiner Form als Ellipsoid einen weiteren Brennpunkt zu erzeugen, der dann an einen günstigen Ort gelegt werden kann. Alle Lichtstrahlen aus dem zentralen Hohlspiegel konvergieren um diesen Punkt. Dies ist besonders vorteilhaft für Linsensysteme und führt parallel dazu, dass nur eine relativ kleine Apertur benötigt wird. Die Form des Hohlspiegels kann wiederum in Abhängigkeit von der Abstrahlcharakteristik der eingesetzten Strahlungsquellen, aber auch von den gewählten Kipp- und Neigungswinkeln gewählt werden. Eine besonders hohe Ausbeute ergibt sich, wenn bevorzugt und vorteilhaft bei einem ellipsoiden Hohlspiegel der außerhalb des Hohlspiegels liegende zweite Brennpunkt innerhalb der Apertur oder oberhalb der Apertur außerhalb des Reflektorstrahlers liegt. Analog gilt für einen linear ausgezogenen ellipsoiden Hohlspiegel, dass die außerhalb des Hohlspiegels liegende zweite Brennlinie vorteilhaft in der Apertur liegt, die dann ebenfalls eine linear ausgezogene Form aufweist. Eine optimale Lichtausbeute ergibt sich außerdem, wenn die gesamte eingestrahlte Lichtmenge in die Hauptabstrahlrichtung des Reflektorstrahlers eingekoppelt wird. Vorteilhafterweise ist dazu bei einem paraboloiden, sphärischen oder ellipsoiden Hohl- spiegel eine zentrale Abstrahlachse oder bei einer ausgezogenen Form davon eine zentrale Abstrahlfläche des Hohlspiegels in die Hauptabstrahlrichtung ausgerichtet. Nähere Einzelheiten zu den zentralen Abstrahlachse bzw. der zentralen Abstrahlflächen der einzelnen Wölbungsformen sind den Ausführungsbeispielen zu entnehmen. Im Normalfall ist die Hauptabstrahlrichtung der Strahlungsquelle so gewählt, dass diese senkrecht zu der Ebene liegt, gegenüber der die Focal line as a connecting line of the foci of the basic shape. The term "linearly extended form" is understood to mean the shaping when the paraboloidal, spherical or ellipsoidal basic shape is cut open along a central axis and evenly linear extension pieces are inserted in order to form a trough-shaped form whose curves parabolic, spherical or ellipsoidal. A central concave mirror (also with variable eccentricity in the case of paraboloidal or ellipsoidal cross-section) has various advantages with respect to the reflection behavior compared to a convex mirror, since no virtual focal points are used and thus the reflection at the mirror surface can be better adjusted. Concave mirrors can also be designed to be relatively small in space, since only small portions of the complete paraboloid, sphere or ellipsoid shape are used. Furthermore, it is possible to produce in such a concave mirror by choosing its shape as ellipsoid another focal point, which can then be placed in a convenient location. All light rays from the central concave mirror converge around this point. This is particularly advantageous for lens systems and results in parallel that only a relatively small aperture is needed. The shape of the concave mirror can in turn be selected depending on the emission characteristics of the radiation sources used, but also on the selected tilt and tilt angles. A particularly high yield results if, in the case of an ellipsoidal concave mirror, the second focal point located outside the concave mirror is preferred and advantageous within the aperture or above the aperture outside the reflector radiator. Analogously, for a linearly extended ellipsoidal concave mirror, the second focal line lying outside the concave mirror advantageously lies in the aperture, which then likewise has a linearly extended form. An optimal light output also results when the total amount of light emitted is coupled into the main emission direction of the reflector emitter. Advantageously, in the case of a paraboloidal, spherical or ellipsoidal hollow mirror, a central emission axis or, in the case of a solid shape thereof, a central emission surface of the concave mirror is aligned in the main emission direction. Further details on the central emission axis or the central emission surfaces of the individual curvature forms can be found in the exemplary embodiments. Normally, the main radiation direction of the radiation source is chosen so that it is perpendicular to the plane, with respect to the
Verkippung der Rotationsellipsoidenabschnitte erfolgt. Durch eine Veränderung des Neigungswinkels der Strahlungsquelle kann erreicht werden, dass der Hauptabstrahlungskegel der Strahlungsquelle zu größeren Teilen auf den entsprechend zugeordneten Rotationsellipsoidenabschnitt trifft und damit weniger Strahlen über andere Wege genutzt werden müssen. Bei dem bekannten Reflektorstrahler können zwar innere Verspiegelungen vorgesehen sein, diese werden aber nicht weiter beschrieben und lassen aufgrund ihrer möglichen Anordnungen weiterhin einen Großteil der erzeugten Strahlen ungenutzt. Der größte Strahlanteil verlässt den Reflektorstrahler auf direktem Wege von der Strahlungsquelle zur Apertur. Strahlen, die stark von der Hauptab- Strahlrichtung abweichen, können kaum genutzt werden. Bei dem erfindungsgemäßen Reflektorstrahler hat kein Strahl mehr die Möglichkeit, den Reflektorstrahler direkt von der Strahlungsquelle aus zu verlassen. Alle möglichen Abstrahlwinkel sind bei der Erfindung durch zusätzliche Spiegelflächen abgedeckt, die dafür sorgen, dass die Strahlung den Reflektorstrahler überwiegend kollimiert und parallel in Richtung der Hauptabstrahlrichtung verlässt. Es ist dafür ein erster Ringreflektor vorgesehen, der die Apertur umgibt. Eine besonders günstige Einkopplung bislang ungenutzter Randstrahlen in die Hauptabstrahlrichtung des Reflektorstrahlers ergibt sich, wenn bevorzugt und vorteilhaft zumindest der erste Ringreflektor einen paraboloiden Wandverlauf aufweist, wobei der Brennpunkt in der Apertur liegt. Tilting the Rotationsellipsoidenabschnitte done. By changing the inclination angle of the radiation source can be achieved that the Main radiation cone of the radiation source to larger parts meets the correspondingly assigned Rotationsellipsoidenabschnitt and thus fewer beams must be used via other routes. Although in the known reflector emitter inner Verspiegelungen can be provided, but these are not described further and still leave due to their possible arrangements a large part of the generated beams unused. The largest beam component leaves the reflector emitter directly from the radiation source to the aperture. Beams that deviate greatly from the main beam direction can hardly be used. In the reflector emitter according to the invention no beam has the opportunity to leave the reflector emitter directly from the radiation source. All possible radiation angles are covered in the invention by additional mirror surfaces, which ensure that the radiation predominantly collimates the reflector radiator and leaves it parallel in the direction of the main emission direction. It is for a first ring reflector provided surrounding the aperture. A particularly favorable coupling of hitherto unused marginal rays in the main emission direction of the reflector radiator is obtained if, preferably and advantageously, at least the first ring reflector has a paraboloidal wall profile, the focal point lying in the aperture.
Um keinen Lichtstrahl ungenutzt zu lassen, sind bei der Erfindung im Inneren des Reflektorstrahlers verspiegelte Stirnflächen besonderer Ausformung in Form des zweiten Ringreflektors integriert, die einen Teil dieser ungenutzten Strahlen in den zentralen Hohlspiegel umlenken, der diese dann in die Hauptabstrahlrichtung einkoppelt. Zur Lenkung der ungenutzten Strahlen in den zentralen Hohlspiegel ist es besonders vorteilhaft und bevorzugt, wenn der zweite Ringreflektor zumindest abschnittsweise einen paraboloiden oder ellipsoiden Wandverlauf aufweist, wobei der Brennpunkt im Bereich des innerhalb des Hohlspiegels liegenden Brennpunkts liegt. Dabei kann es aus herstellungstechnischen In order not to leave any light beam unused, mirrored end faces of special shape in the form of the second ring reflector are integrated in the invention in the interior of the reflector radiator, which deflect a portion of these unused beams in the central concave mirror, which then couples these in the main emission. To guide the unused beams in the central concave mirror, it is particularly advantageous and preferred if the second ring reflector at least partially has a parabolic or ellipsoidal wall profile, wherein the focal point is in the range of lying within the concave mirror focal point. It can be made of manufacturing technology
Gründen vorteilhaft sein, wenn der Wandverlauf zumindest abschnittsweise (insbesondere im Gebiet des paraboloiden oder ellipsoiden Verlaufs) aus mehreren geraden, winklig aneinanderstoßenden Flächen zusammengesetzt ist. Mit dem zweiten Ringreflektor mit einem zumindest abschnittsweise paraboloiden oder ellipsoiden Wandverlauf kann insbesondere Strahlung für einen LED- Abstrahlwinkel von 65° bis 70° deutlich besser genutzt werden. Weiter oben wurde bereits ausgeführt, dass Anpassungen an die Abstrahlcharakteristik der verwendeten Strahlungsquellen zu einer optimierten Lichtausbeute führen. Dies gilt auch für die Ausformung des zweiten Ringreflektors in seinem Verlauf in der Radialebene zur Hauptabstrahlrichtung. Deshalb kann der zweite Ringreflektor einen Querschnittsverlauf aufweisen, der entsprechend der Anzahl der vorhandenen Lichtquellen ellipsoide Ausbuchtungen aufweist. Es ergibt sich ein Querschnittsverlauf nach Art eines vielblättrigen Kleeblatts. Dann werden alle Strahlen, die von der Strahlenquelle divergent verlaufen auch dann erfasst, wenn sie vom Brennpunkt des zentralen Hohlspiegels abweichen. Durch die Einbettung des zentralen Hohlspiegels und der Rotationsellipsoidenabschnitte in einen Gehäuseblock entsteht im Inneren des Reflektorstrahlers eine komplexe Konturierung. Diese ermöglicht es, dass der erste und zweite Ringreflektor nicht als eigenständige Komponenten zusätzlich eingebaut werden müssen, sondern bevorzugt und vorteilhaft von verspiegelten Wandungen im Inneren des Reflektorstrahlers gebildet werden können. Weitere Verspiegelungen von Innenflächen können noch zusätzlich vorgesehen sein. Weitere Einzelheiten hierzu sind ebenfalls den Ausführungsbeispielen zu entnehmen. Be beneficial reasons, if the wall course at least in sections (in particular in the field of paraboloid or ellipsoidal course) from a plurality of straight, angularly abutting surfaces is composed. With the second ring reflector with an at least partially parabolic or ellipsoidal wall profile radiation in particular for a LED beam angle of 65 ° to 70 ° can be used much better. It has already been stated above that adaptations to the emission characteristics of the radiation sources used lead to an optimized luminous efficacy. This also applies to the shaping of the second ring reflector in its course in the radial plane to the main emission direction. Therefore, the second ring reflector may have a cross-sectional profile having ellipsoidal bulges corresponding to the number of light sources present. The result is a cross-sectional course in the manner of a vielblättrigen cloverleaf. Then all the rays divergent from the radiation source are detected even if they deviate from the focal point of the central concave mirror. The embedding of the central concave mirror and the ellipsoidal rotation sections in a housing block creates a complex contouring in the interior of the reflector radiator. This makes it possible that the first and second ring reflector need not be additionally installed as separate components, but can preferably and advantageously be formed by mirrored walls in the interior of the reflector radiator. Further Verspiegelungen of inner surfaces may be additionally provided. Further details can also be found in the exemplary embodiments.
Neben den Optimierungsmaßnahmen durch Verkippung der Reflexionsebenen und durch zusätzliche Ringreflektoren kann der Reflektorstrahler nach der Erfindung in seiner Abstrahleffizienz auch noch durch konstruktive Optimierungen gesteigert werden. Bevorzugt und vorteilhaft ist es dabei, wenn die Apertur kleiner als der Rotationsellpsoidenabschnitt ist. Beispielsweise kann der Querschnitt der Apertur an der kleinsten Stelle kleiner sein als die Hälfte des Querschnitts des Rotationsellipsoidenabschnitts, gemessen zwischen den Körperkanten. Ein scharf gebündelter kombinierter Strahl in die Hauptabstrahlrichtung benötigt zum Austritt nur eine kleine Apertur. Auch ein zentraler Hohlspiegel mit einem ellipsoiden Verlauf, dessen zweiter Brennpunkt in die Apertur gelegt werden kann, begünstigt eine kleine Apertur. Vorteil einer kleinen Apertur ist die Möglichkeit groß dimensionierter Rotationsellipsoidenabschnitte, die damit einen Großteil der Strahlung in Richtung auf den zentralen Hohlspiegel projizieren können. In addition to the optimization measures by tilting the reflection planes and by additional ring reflectors, the reflector emitter according to the invention can also be increased in terms of its emission efficiency by constructive optimizations. In this case, it is preferable and advantageous if the aperture is smaller than the rotational ellipse section. For example, the cross section of the aperture at the smallest point may be smaller than half the cross section of the ellipsoid of revolution, measured between the body edges. A sharply focused combined beam in the main emission direction requires only a small aperture to exit. Also, a central concave mirror with an ellipsoidal shape, the second focal point can be placed in the aperture, favors a small aperture. The advantage of a small aperture is the possibility of large-dimensioned ellipsoidal sections, which can thus project a large part of the radiation in the direction of the central concave mirror.
Hierdurch wird die Effizienz weiter gesteigert und der kleine blinde Reck im Zentrum der Projektion wird kleiner. Durch eine Anpassung des Aperturdurchmessers (kleinster Durchmesser des paraboloiden ersten Ringreflektors) an den Durchmesser des zweiten Ringreflektors kann die Effizienz durch die maximale Ausnutzung des zentralen Hohlspiegels (Strahlengangsoptimierung) noch gesteigert werden. Weiterhin hängt die Effizienz des beanspruchten Reflektor- Strahlers auch von der Auslegung der Rotationsellipsoidenabschnitte ab. Eine Optimierung kann hier erreicht werden, wenn die Rotationsellipsoidenabschnitte ein Verhältnis ihrer kleinen Radien zu ihren großen Radien in einem Bereich von 1 :1 ,4 bis 1 :1 ,7 aufweisen, bevorzugt mit R1 = 40 mm und R2=28 mm. Dies gilt insbesondere bei einem Neigungswinkel von LEDs als Strahlungsquelle von 35° und bei einem Radius des sphärischen Hohlspiegels von 32,5 mm... bevorzugt mit R1 = 40 mm und R2=28 mm bei einem Modellskalierungsfaktor von 2 As a result, the efficiency is further increased and the small blind stretch in the center of the projection is smaller. By adapting the aperture diameter (smallest diameter of the paraboloidal first ring reflector) to the diameter of the second ring reflector, the efficiency can be increased even further by the maximum utilization of the central concave mirror (beam path optimization). Furthermore, the efficiency of the claimed reflector emitter also depends on the design of the Rotationsellipsoidenabschnitte. An optimization can be achieved here if the ellipsoidal rotation sections have a ratio of their small radii to their large radii in a range of 1: 1, 4 to 1: 1, 7, preferably with R1 = 40 mm and R2 = 28 mm. This applies in particular to a tilt angle of LEDs as a radiation source of 35 ° and to a radius of the spherical concave mirror of 32.5 mm ... preferably with R1 = 40 mm and R2 = 28 mm with a model scaling factor of 2
(Übertragung vom Modell auf die konkrete Ausführung). Die Radien können aber in weiten Bereichen (R1 =20 mm mit R2=6 bis 18 mm; R1 =14 bis 26 mm mit R2=12 mm) gewählt werden bei einem Modellskalierungsfaktor von 1. Ein bevorzugtes Verhältnis bildet sich bei einem Modellskalierungsfaktor von 0,5 bis 10 und ist abhängig von der Abstrahlcharakteristik der Strahlungsquellen, bevorzugt wird der Skalierungsfaktor von 2. (Transfer from the model to the concrete version). However, the radii can be chosen in wide ranges (R1 = 20 mm with R2 = 6 to 18 mm, R1 = 14 to 26 mm with R2 = 12 mm) with a model scaling factor of 1. A preferred ratio is formed with a model scaling factor of 0 , 5 to 10 and is dependent on the radiation characteristic of the radiation sources, the scaling factor of 2 is preferred.
Der Reflektorstrahler nach der Erfindung kann beispielsweise für Signalanlagen oder für medizinische Leuchten, als Scheinwerfer für Fahrzeuge oder für Off- Shore-Systeme oder allgemein zum Unterwassereinsatz, beispielsweise für Tauchlampenköpfe, eingesetzt werden. Für derartige Anwendungsfälle ist eine kompakte Ausbildung mit guter Handhabbarkeit von großem Vorteil. Bevorzugt und vorteilhaft ist der Reflektorstrahler nach der Erfindung mehrteilig ausgeführt, wobei bei einer dreiteiligen Ausführung in einem Oberteil die Rotationsellipsoidenabschnitte, die Apertur und der erste Ringreflektor, in einem Mittelteil Ausnehmungen für die Strahlungsquellen und der zweite Ringreflektor und in einem Unterteil der Hohlspiegel angeordnet sind. In einer zweiteiligen Ausführungsform können Mittel- und Unterteil zu einem gemeinsamen Teil zusam- mengefasst sein. Weiterhin kann der Reflektorstrahler vorteilhaft und bevorzugt ein Deckelteil mit einer transparenten Abdeckung für die Apertur aufweisen. Zur weiteren Kollimierung des erzeugten Strahls ist es dabei vorteilhaft und The reflector emitter according to the invention can be used, for example, for signaling systems or for medical lights, as headlights for vehicles or for off-shore systems or generally for underwater use, for example for immersion lamp heads. For such applications, a compact design with good manageability is of great advantage. Preferably, the reflector emitter according to the invention is designed in several parts, wherein in a three-part design in a shell the Rotationsellipsoidenabschnitte, the aperture and the first ring reflector, in a central part recesses for the radiation sources and the second ring reflector and in a lower part of the concave mirrors are arranged. In a two-part embodiment, middle and lower part can be combined to form a common part. Furthermore, the reflector radiator can advantageously and preferably have a cover part with a transparent cover for the aperture. For further collimation of the generated beam, it is advantageous and
bevorzugt, wenn die transparente Abdeckung eine strahlmodifizierende Optik, beispielsweise eine Fresnelstruktur oder plan-konvexe Linsen mit glattem Rand oder konkav-konvexe Gläser, aufweist. Ebenso können weitere optische Linsen zur zusätzlichen Strahlbündelung vorgesehen sein. Für Unterwassereinsätze ist es vorteilhaft und bevorzugt, wenn Deckel-, Ober-, Mittel- und Unterteil druckdicht miteinander verbunden sind, beispielsweise durch Schraubverbindungen mit Dichteinlagen. Schließlich können bei dem Reflektorstrahler nach der Erfindung vorteilhaft und bevorzugt als Strahlungsquellen Halogenlampen, Leuchtstofflampen, UV-Lampen oder Leuchtdioden (LED) eingesetzt werden. Es werden also mit dem Reflektorstrahler nach der Erfindung elektromagnetische Strahlen, in der Hauptsache Lichtstrahlen, reflektiert und gebündelt. Leuchtdioden haben eine höhere Lichtausbeute als Glühlampen, sie werden weniger heiß und haben eine entscheidend längere Lebensdauer. Dabei können sie ein- oder mehrfarbig ausgebildet sein und eine kegelförmige Abstrahlcharakteristik von +/- 60° von der zentralen Abstrahlachse aufweisen. Die Leuchtdichte der LEDs ist jedoch deutlich geringer als die von Glühlampen und so begründet sich der Einsatz von mehreren lichtschwächeren Lampen in einem gemeinsamen Reflektorstrahler nach der Erfindung. Weitere Details dazu sind den nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispielen zu entnehmen. Preferably, when the transparent cover has a beam-modifying optics, for example a Fresnel structure or plano-convex lenses with a smooth edge or concave-convex glasses. Likewise, further optical lenses may be provided for additional beam focusing. For underwater operations, it is advantageous and preferred if lid, upper, middle and lower part are pressure-tightly connected to each other, for example by screw with sealing inserts. Finally, halogen lamps, fluorescent lamps, UV lamps or light-emitting diodes (LED) can advantageously and preferably be used as radiation sources in the reflector emitter according to the invention. Thus, with the reflector emitter according to the invention, electromagnetic rays, mainly light rays, are reflected and concentrated. Light emitting diodes have a higher light output than incandescent lamps, they are less hot and have a significantly longer life. They may be formed in one or more colors and have a conical radiation characteristic of +/- 60 ° from the central emission axis. However, the luminance of the LEDs is much lower than that of incandescent lamps, and thus the use of several less faint lamps in a common reflector emitter according to the invention is established. Further details can be found in the embodiments explained below.
Ausführungsbeispiele embodiments
Ausbildungsformen des Reflektorstrahlers nach der Erfindung werden nachfolgend zum weiteren Verständnis der Erfindung anhand der schematischen Figuren näher erläutert. Dabei zeigt Figur 1 eine perspektivische Gesamtansicht auf den Reflektorstrahler,Embodiments of the reflector radiator according to the invention will be explained in more detail below for further understanding of the invention with reference to the schematic figures. It shows FIG. 1 shows an overall perspective view of the reflector emitter,
Figur 2A eine Seitenansicht des Reflektorstrahlers, FIG. 2A is a side view of the reflector radiator,
Figur 2B einen Längsschnitt durch den Reflektorstrahler,  FIG. 2B shows a longitudinal section through the reflector radiator,
Figur 2C ein Detail im Bereich des zweiten Ringreflektors,  FIG. 2C shows a detail in the region of the second ring reflector,
Figur 3 einen Längsschnitt durch die einzelnen Komponenten des  Figure 3 is a longitudinal section through the individual components of
Reflektorstrahlers in Explosionsdarstellung,  Reflector radiator in exploded view,
Figur 4A eine Seitenansicht des Oberteils des Reflektorstrahlers, 4A is a side view of the upper part of the reflector radiator,
Figur 4B eine Innenansicht des Oberteils des Reflektorstrahlers,  FIG. 4B shows an interior view of the upper part of the reflector radiator,
Figur 4C eine Draufsicht auf das Oberteil,  FIG. 4C is a plan view of the upper part,
Figur 4D einen Längsschnitt durch das Oberteil,  FIG. 4D shows a longitudinal section through the upper part,
Figur 5A eine Innenansicht des Mittelteils des Reflektorstrahlers,  5A is an interior view of the central part of the reflector radiator,
Figur 5B einen Längsschnitt durch das Mittelteil, FIG. 5B shows a longitudinal section through the central part,
Figur 6A eine Innenansicht des Unterteils des Reflektorstrahlers,  FIG. 6A shows an interior view of the lower part of the reflector radiator,
Figur 6B einen Längsschnitt durch das Unterteil mit sphärischem Figure 6B is a longitudinal section through the lower part with spherical
Hohlspiegel,  Concave mirror,
Figur 6C einen Längsschnitt durch das Unterteil mit paraboloidem  Figure 6C is a longitudinal section through the lower part with paraboloidal
Hohlspiegel,  Concave mirror,
Figur 6D einen Längsschnitt durch das Unterteil mit ellipsoidem  Figure 6D is a longitudinal section through the lower part with ellipsoidal
Hohlspiegel und  Concave mirror and
Figur 7 den Strahlengang im Reflektorstrahler. FIG. 7 shows the beam path in the reflector radiator.
In einzelnen Figuren nicht gezeigte oder nicht erläuterte Bezugszeichen sind den vorher- oder nachfolgenden Figuren oder Erläuterungen zu entnehmen. Reference signs, not shown or not explained in detail, can be found in the preceding or following figures or explanations.
Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht des Reflektorstrahlers 01 nach der Erfindung. Zu erkennen sind ein Deckelteil 02, ein Oberteil 03, ein Mittelteil 04 und ein Unterteil 05 des Reflektorstrahlers 01. Im gewählten Ausführungsbeispiel sind fünf gleichmäßig um den zentralen Hohlspiegel herum angeordnete Rotationsellipsoidenabschnitte vorgesehen, wodurch sich im Mittelteil 04 die pentagonale Form ergibt. Dabei ist die Darstellung von fünf Rotationsellipsoidenabschnitten nur beispielhaft, gleichermaßen können auch zwei, drei, vier, sechs, sieben bis n Rotationsellipsoidenabschnitte vorgesehen sein, wobei deren Breite abnimmt. Ausführungsformen mit fünf, sechs oder sieben Rotationsellipsoidenabschnitten sind daher zu bevorzugen. Dargestellt sind auch Öffnungen 06 zum Einsatz von Schrauben zur Verbindung der einzelnen Komponenten miteinander. FIG. 1 shows an overall perspective view of the reflector emitter 01 according to the invention. Evident are a cover part 02, an upper part 03, a middle part 04 and a lower part 05 of the reflector radiator 01. In the selected embodiment, five evenly around the central concave mirror arranged round ellipsoidal sections are provided, resulting in the Middle part 04 gives the pentagonal shape. In this case, the representation of five Rotationsellipsoidenabschnitten is only exemplary, equally can also be two, three, four, six, seven to n Rotationsellipsoidenabschnitte be provided, the width thereof decreases. Embodiments with five, six or seven rotational ellipsoid sections are therefore to be preferred. Shown are also openings 06 for the use of screws for connecting the individual components with each other.
In der Figur 2A ist der Reflektorstrahler 01 von der Seite dargestellt. Zu erkennen ist eine Wellenlinie im Mittelteil 04, die durch den Anschnitt bedingt ist, der die mehrstrahlige Symmetrie hervorbringt. Die Figur 2B zeigt einen Längsschnitt durch den Reflektorstrahler 01 entlang BB gemäß Figur 2A. Eingezeichnet ist eine axiale Hauptabstrahlrichtung 07, die im gewählten Ausführungsbeispiel mit der zentralen Achse des Reflektorstrahlers 01 übereinstimmt. Anders orientierte Hauptabstrahlrichtungen, durch eine Apertur 08 hindurchfallen, sind ebenfalls ohne Weiteres realisierbar. Oberteil 03, Mittelteil 04 und Unterteil 05 bilden zusammen einen kombinierten Reflektor 09. Dieser besteht im gewählten Ausführungsbeispiel aus fünf Rotationsellipsoidenabschnitte 10, die jeweils eine Öffnung 11 aufweisen. Die Bildungsgeometrie jedes Rotationsellipsoidenabschnitts 10 ist in Figur 5D aufgezeigt. Weiterhin besteht der kombinierte Reflektor 09 aus einem zentralen Hohlspiegel 12 im Unterteil 05 des Reflektorstrahlers 01. Weiterhin sind Ausnehmungen 13 im Mittelteil 04 mit Öffnungen 06 zur Befestigung dargestellt. Im gewählten Ausführungsbeispiel ist in jeder Ausnehmung 3 eine Strahlungsquelle, beispielsweise eine LED, mit einer Abstrahlrichtung in Richtung auf die Rotationsellpsoidenabschnitte 10 angeordnet. Im Oberteil 03 ist ein erster Ringreflektor 15 mit einem verspiegelten paraboloiden Wandverlauf 34 um die Apertur 09 herum angeordnet. Im Mittelteil 04 ist ein zweiter Ringreflektor 16 oberhalb der Schnittebene 17 des zentralen Hohlspiegels 12 angeordnet. In the figure 2A, the reflector emitter 01 is shown from the side. Evident is a wavy line in the middle part 04, which is due to the gate, which produces the multi-beam symmetry. FIG. 2B shows a longitudinal section through the reflector radiator 01 along BB according to FIG. 2A. Shown is an axial Hauptabstrahlrichtung 07, which coincides in the selected embodiment with the central axis of the reflector 01 radiator. Differently oriented main emission directions, which fall through an aperture 08, are also readily realizable. Upper part 03, middle part 04 and lower part 05 together form a combined reflector 09. This consists in the selected embodiment of five Rotationsellipsoidenabschnitte 10, each having an opening 11. The formation geometry of each ellipsoidal section 10 is shown in FIG. 5D. Furthermore, the combined reflector 09 consists of a central concave mirror 12 in the lower part 05 of the reflector radiator 01. Furthermore, recesses 13 are shown in the middle part 04 with openings 06 for attachment. In the selected exemplary embodiment, a radiation source, for example an LED, is arranged in each recess 3 with a radiation direction in the direction of the rotational ellipse sections 10. In the upper part 03, a first ring reflector 15 with a mirrored paraboloid wall profile 34 is arranged around the aperture 09. In the middle part 04, a second ring reflector 16 is arranged above the cutting plane 17 of the central concave mirror 12.
Zumindest in seinem oberen Bereich weist auch der zweite Ringreflektor 16 einen angenähert einen zumindest teilweise paraboloiden (oder auch ellipsoiden) Wandverlauf 34 auf, wobei der Brennpunkt 44 auf dem Brennpunkt 30 des Hohlspiegels 12 oder zumindest in dessen Bereich liegt. Sowohl der erste Ringreflektor 15 als auch der zweite Ringreflektor 16 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel von verspiegelten Wandungen 14 im Inneren des Reflektorstrahlers 01 gebildet. In der Figur 2C ist der im Ausführungsbeispiel dargestellte Wandverlauf im Detail dargestellt. Für eine vereinfachte Herstellbarkeit ist der At least in its upper region, the second ring reflector 16 also has an approximately at least partially paraboloidal (or even ellipsoidal) wall profile 34, the focal point 44 being at the focal point 30 of the Concave mirror 12 or at least in its range. Both the first ring reflector 15 and the second ring reflector 16 are formed in the embodiment shown by mirrored walls 14 in the interior of the reflector radiator 01. In the figure 2C, the wall course shown in the embodiment is shown in detail. For a simplified manufacturability is the
Wandverlauf der zweiten Ringreflektors 16 aus mehreren geraden Flächen 18 zusammengesetzt, die die unter stumpfen Winkeln (angedeutet mit x°, y°, z°) aneinander anschließen. Wall course of the second ring reflector 16 composed of a plurality of straight surfaces 18, which connect the obtuse angles (indicated with x °, y °, z °) to each other.
In der Figur 3 ist die Schnittdarstellung gemäß Figur 2B des Reflektorstrahlers 01 aus Deckelteil 02, Oberteil 03, Mittelteil 04 und Unterteil 05 dargestellt. Zu erkennen sind Spiegelflächen 20 der Rotationsellpsoidenabschnitte 10 im FIG. 3 shows the sectional view according to FIG. 2B of the reflector radiator 01 from cover part 02, upper part 03, middle part 04 and lower part 05. Mirror surfaces 20 of the rotational ellipse sections 10 in FIG
Oberteil 03 und die Ausnehmungen 13 mit Öffnungen 06 im Mittelteil 04 des Reflektorstrahlers 01. Alle Teile werden durch Schraubverbindungen in den Öffnungen 06 unter Zwischenlage von Dichtelementen, im Ausführungsbeisp'iel O-Ringe (nicht dargestellt) in Nuten 47, druckdicht miteinander verbunden. Upper part 03 and the recesses 13 with openings 06 in the middle part 04 of the reflector radiator 01. All parts are by screw in the openings 06 with the interposition of sealing elements in the Ausführungsbeisp ' iel O-rings (not shown) in grooves 47, pressure-tight connected to each other.
Weiterhin ist der erste Ringreflektor 15 im Oberteil 03 und der zweite Ringreflektor 16 im Mittelteil 04 oberhalb der Schnittebene 17 des zentralen Hohlspiegels 12 im Unterteil 05 dargestellt. Der zentrale Hohlspiegel 12 weist eine Öffnung 19 auf. Im Deckelteil 02 und im Oberteil 03 sind Ausfräsungen 21 zum Einlegen einer transparenten Abdeckung 45 (gestrichelt dargestellt) der Apertur 08 im Oberteil 03. Dabei dient die transparente Abdeckung 45 der Druckdichtung und weist im gewählten Ausführungsbeispiel eine den abgestrahlten gebündelten Lichtstrahl zusätzlich kollimierende Fresnelstruktur 46 auf. Furthermore, the first ring reflector 15 in the upper part 03 and the second ring reflector 16 in the middle part 04 above the sectional plane 17 of the central concave mirror 12 in the lower part 05 is shown. The central concave mirror 12 has an opening 19. In the cover part 02 and in the upper part 03 are cutouts 21 for inserting a transparent cover 45 (shown in phantom) of the aperture 08 in the upper part 03. The transparent cover 45 of the pressure seal and has in the selected embodiment, the beam collimated bundled light beam additionally collimating Fresnel 46 ,
Die Figur 4A zeigt das Oberteil 03 des Ringreflektors 01 in der Seitenansicht, die Figur 4B in der Innenansicht. Deutlich sind die fünf Spiegelflächen 20 der Rotationsellpsoidenabschnitte 10, die gleichmäßig um die Apertur 08 herum angeordnet sind, zu erkennen. Die Figur 4C zeigt eine Aufsicht auf das Oberteil 03. In der Figur 4D ist der Schnitt EE gemäß Figur 4C durch das Oberteil 03 dargestellt. Zu erkennen ist der erste Ringreflektor 15 mit dem paraboloiden Wand- verlauf. Dabei kann die Parabel unterschiedlich tief in die Apertur 08 eindringen. Der Scheitelpunkt der Parabel hat einen Abstand y vom Scheitelpunkt des Rota- tionsellpsoidenabschnitts 10, damit hat die Parabel eine Eindringtiefe z in die Apertur 08. Vorteilhaft ist es, den Brennpunkt 22 der Parabel in die Apertur 08 zu legen. Gebildet ist jeder Rotationsellipsoidenabschnitt 10 aus einem Rotationsellipsoiden 23, der in einer durch beide Brennpunkte 24, 25 verlaufenden Längsschnittebene 26 und in einer dazu senkrecht zwischen seinem Mittelpunkt 27 und einem seiner Brennpunkte 24, 25 (bevorzugt 25) verlaufenden Querschnittebene 28 geschnitten ist. Der Rotationsellpsoidenabschnitt 10 weist einen großen Ra- dius R1 und einen kleinen Radius R2 auf. Zwischen dem Mittelpunkt 27 und einem der Brennpunkte 24, 25 liegt der Abstand v. Die Längsschnittebene 26 ist zur Schnittebene 17 um n° im spitzen Kippwinkel 29 geneigt. Der Brennpunkt 25 des Rotationsellpsoidenabschnitts 10 ist gleichzeitig der Brennpunkt 30 des zentralen Hohlspiegels 12. FIG. 4A shows the top part 03 of the ring reflector 01 in a side view, and FIG. 4B shows the inside view. Clearly, the five mirror surfaces 20 of the Rotationsellpsoidenabschnitte 10, which are arranged uniformly around the aperture 08 to recognize. FIG. 4C shows a plan view of the upper part 03. In FIG. 4D, the section EE according to FIG. 4C is represented by the upper part 03. Evident is the first ring reflector 15 with the paraboloidal wall course. The parabola can penetrate into the aperture 08 at different depths. The vertex of the parabola is at a distance y from the vertex of the rotational ellipse section 10, so that the parabola has a penetration depth z into the aperture 08. It is advantageous to place the focal point 22 of the parabola in the aperture 08. Each rotational ellipsoid section 10 is formed from an ellipsoid of revolution 23 which is cut in a longitudinal section plane 26 extending through both focal points 24, 25 and in a cross-sectional plane 28 extending perpendicularly between its center 27 and one of its focal points 24, 25 (preferably 25). The rotary ellipse section 10 has a large radius R1 and a small radius R2. Between the center 27 and one of the focal points 24, 25 is the distance v. The longitudinal sectional plane 26 is inclined to the cutting plane 17 by n ° in the acute tilt angle 29. The focal point 25 of the rotary ellipse section 10 is at the same time the focal point 30 of the central concave mirror 12.
Die Figur 5A zeigt den Mittelteil 04 des Reflektorstrahler 01 in der Innenansicht. Zu erkennen sind fünf Ausnehmungen 13 mit jeweils zwei Öffnungen 06 zur Befestigung der Strahlungsquellen. Die Figur 5B zeigt den Schnitt JJ gemäß Figur 5A. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Ausnehmungen 13 und damit die LEDs (oder andere Strahlungsquellen) um n° in einem spitzen FIG. 5A shows the middle part 04 of the reflector emitter 01 in the interior view. To recognize five recesses 13, each with two openings 06 for fixing the radiation sources. FIG. 5B shows the section JJ according to FIG. 5A. In the exemplary embodiment shown, the recesses 13 and thus the LEDs (or other radiation sources) are pointed by n °
Neigungswinkel 31 im Brennpunkt 30 des zentralen Hohlspiegels 12 gegenüber der Schnittebene 17 (die identisch ist mit der unteren Kante 32 des Mittelteils 05 nach dem Zusammenbau aller Teile) geneigt. Der Brennpunkt 30 ist um die Strecke s von einer zentralen Anordnung der LED in den Ausnehmungen 13 entfernt. Die Entfernung von der Ausnehmung 13 zur Spitze der LED bemisst die Strecke t.  Inclination angle 31 in the focal point 30 of the central concave mirror 12 with respect to the cutting plane 17 (which is identical to the lower edge 32 of the middle part 05 after the assembly of all parts) inclined. The focal point 30 is removed by the distance s from a central arrangement of the LED in the recesses 13. The distance from the recess 13 to the tip of the LED measures the distance t.
Die Figur 6A zeigt eine Innenansicht des Unterteils 05 des Reflektorstrahlers 01 mit dem zentralen Hohlspiegel 12. Dieser kann im Querschnitt sphärisch, paraboloid oder ellipsoid ausgeführt sein. In der Figur 6B ist ein sphärischerFIG. 6A shows an inside view of the lower part 05 of the reflector radiator 01 with the central concave mirror 12. This can be designed to be spherical, paraboloidal or ellipsoidal in cross section. In Fig. 6B is a spherical one
Hohlspiegel 2 mit dem Radius R und der Schnittebene 17 bei R/2 im Schnitt GG gemäß Figur 6A dargestellt. Die zentrale Abstrahlachse 33 des sphärischen Hohlspiegels 12 verläuft durch den Brennpunkt 30 des Kreises 35 und steht senkrecht auf der Schnittebene 17 durch den Kreis 35. Im gezeigten Ausführungsbeispiel liegt der Brennpunkt 30 bei R/2. Er kann zwischen 0 und R liegen und ist definiert als der Schnittpunkt der Schnittebene 17 mit dem Radius R. Die Figur 6C zeigt den Schnitt mit einem paraboloiden Hohlspiegel 12. Die Concave mirror 2 with the radius R and the cutting plane 17 at R / 2 in section GG shown in Figure 6A. The central emission axis 33 of the spherical concave mirror 12 extends through the focal point 30 of the circle 35 and is perpendicular to the section plane 17 through the circle 35. In the illustrated embodiment, the focal point 30 is at R / 2. It can lie between 0 and R and is defined as the point of intersection of the section plane 17 with the radius R. FIG. 6C shows the section with a paraboloid concave mirror 12
Schnittebene 17 hat den Abstand u vom Scheitelpunkt der Parabel 36. Dabei ist u gleichzeitig der Abstand zum Brennpunkt 30. Die zentrale Abstrahlachse 33 des paraboloiden Hohlspiegels 12 verläuft durch den gewählten Brennpunkt 30 Section plane 17 has the distance u from the vertex of the parabola 36. In this case, u is at the same time the distance to the focal point 30. The central emission axis 33 of the paraboloidal concave mirror 12 extends through the selected focal point 30
(Schnittpunkt Schnittebene 17 mit Radius R, beispielsweise bei R/2) und steht senkrecht auf der Schnittebene 17. Die Figur 6D zeigt den Schnitt mit einem ellipsoiden Hohlspiegel 12. Die Ellipse 37 hat den großen Radius R1 und den kleinen Radius R2. Der Abstand des Mittelpunkts 38 von der Schnittebene 17 bemisst die Strecke q. Die zentrale Abstrahlachse 33 verläuft durch den Mittel- punkt 38 und steht senkrecht auf der Schnittebene 17 bzw. verläuft durch die beiden Brennpunkte 30, 39 der Ellipse 37. Die zentralen Abstrahlachse 33 ist in der Regel mit der Hauptabstrahlrichtung 07 (vergleiche Figur 2B) kongruent, spezielle Anwendungsfälle können aber Winkelabweichungen erfordern (Intersection cutting plane 17 with radius R, for example at R / 2) and is perpendicular to the cutting plane 17. Figure 6D shows the section with an ellipsoidal concave mirror 12. The ellipse 37 has the large radius R1 and the small radius R2. The distance of the center point 38 from the cutting plane 17 measures the distance q. The central emission axis 33 runs through the center point 38 and is perpendicular to the section plane 17 or runs through the two focal points 30, 39 of the ellipse 37. The central emission axis 33 is generally congruent with the main emission direction 07 (see FIG. 2B) However, special applications may require angle deviations
(vergleiche Figur 2B). (compare Figure 2B).
Der in verschiedenen Querschnittsformen ausführbare Hohlspiegel 12 ist in den Ausführungsbeispielen immer mit einem kreisförmigen Querschnitt in der anderen Ebene dargestellt. Ebenso sind aber ausgezogene Formen der verschiedenen Querschnitte in der anderen Ebene möglich. Die jeweilige eindimensionale Ab- Strahlachse durch den Brennpunkt wird dann lediglich zur zweidimensionalen Abstrahlfläche mit gleicher Ausrichtung mit einer entsprechenden Brennlinie erweitert. An den Reflexionsverhältnissen im Reflektorstrahler 01 ändert sich nichts. Ausgezogene Formen des zentralen Hohlspiegels sind insbesondere bei einer größeren Anzahl von Strahlungsquellen und damit von Rotationsellipsoiden- abschnitten aus Anordnungsgründen von Vorteil (vergleiche auch die der Erfindung nächstliegende DE 10 2006 044 019 B4). In der Figur 7 ist der Strahlengang im Reflektorstrahler 01 nach der Erfindung mit um den Kippwinkel 29 gekippten Rotationsellipsoidenabschnitten 10, erstem Ringreflektor 15 und zweitem Ringreflektor 16 am Schnitt BB gemäß Figur 2B dargestellt. Deutlich ist zu erkennen, dass kein Lichtstrahl, der von der Strah- lungsquelle 40 ausgeht, den Reflektorstrahler 01 auf direktem Wege durch die Apertur 08 verlässt, sodass insbesondere auch ansonsten ungenutzte, diffuse Randstrahlen in die Hauptabstrahlrichtung 07 (vergleiche Figur 2B) eingekoppelt werden. In einem ersten Abstrahlwinkelbereich 41 werden die Strahlen vom zugehörigen Rotationsellipsoidenabschnitt 10 in den zentralen Hohlspiegel 12 und von dort durch den Brennpunkt 30 durch die Apertur 08 geleitet. In einem zweiten Abstrahlwinkelbereich 42 werden die Strahlen vom ersten Ringreflektor 15 durch die Apertur 08 geleitet. In einem dritten Abstrahlwinkelbereich 43 werden die Strahlen vom zweiten Ringreflektor 16 in den zentralen Hohlspiegel 12 und von dort durch die Apertur 08 geleitet. Dadurch wird der Abstrahlbereich der Strahlungsquelle 40 zu zumindest 80% ausgenutzt. Die verbleibenden 20% werden als diffuse Strahlung durch die Apertur 08 gelenkt und tragen nicht unbedingt zur Hauptabstrahlrichtung 07 bei. Die Angaben gelten aber bei einer Strahlungsquelle 40 mit einer idealen Halbkugelabstrahlung unter 180°. Richtcharakteristiken herkömmlicher Strahlungsquellen, beispielsweise LEDs, liegen jedoch bei +/- 60° von ihrer Hauptachse, sodass hier eine bessere Ausnutzung der ausgesendeten Strahlung durch den Reflektorstrahler 01 nach der Erfindung gegeben ist. Dieser weist damit eine besonders hohe Effizienz auf. Stark gebündelte Strahlen mit hoher Intensität können bei einer nur handgroßen Dimensionierung des Reflektorstrahlers 01 nach der Erfindung für verschiedene The concave mirror 12 which can be embodied in various cross-sectional shapes is always shown in the exemplary embodiments with a circular cross-section in the other plane. Likewise, however, solid shapes of the different cross sections in the other plane are possible. The respective one-dimensional Ab- beam axis through the focal point is then only extended to the two-dimensional emission surface with the same orientation with a corresponding focal line. At the reflection ratios in the reflector emitter 01 nothing changes. Extracted forms of the central concave mirror are particularly advantageous in the case of a larger number of radiation sources and therefore of ellipsoidal sections for reasons of arrangement (compare also the closest DE 10 2006 044 019 B4 to the invention). In the figure 7, the beam path in the reflector emitter 01 is shown according to the invention with tilted by the tilt angle 29 Rotationsellipsoidenabschnitten 10, the first ring reflector 15 and the second ring reflector 16 at the section BB in FIG 2B. It can clearly be seen that no light beam emanating from the radiation source 40 leaves the reflector emitter 01 directly through the aperture 08, so that in particular otherwise unused, diffuse marginal rays are coupled into the main emission direction 07 (cf. FIG. 2B). In a first emission angle region 41, the rays are guided by the associated ellipsoidal rotation section 10 into the central concave mirror 12 and from there through the focal point 30 through the aperture 08. In a second emission angle range 42, the rays are guided by the first ring reflector 15 through the aperture 08. In a third emission angle range 43, the rays are guided by the second ring reflector 16 into the central concave mirror 12 and from there through the aperture 08. As a result, the emission area of the radiation source 40 is utilized to at least 80%. The remaining 20% are directed as diffuse radiation through the aperture 08 and do not necessarily contribute to the main emission direction 07. However, the data apply to a radiation source 40 with an ideal hemispherical radiation below 180 °. However, directional characteristics of conventional radiation sources, such as LEDs, are at +/- 60 ° from their main axis, so that there is a better utilization of the emitted radiation by the reflector emitter 01 according to the invention. This has a particularly high efficiency. Highly concentrated beams of high intensity can be used for different sizes of the reflector emitter 01 according to the invention with only a hand-sized dimensioning
Anwendungen zur Verfügung gestellt werden. Bezugszeichenliste Applications are provided. LIST OF REFERENCE NUMBERS
01 Reflektorstrahler 01 reflector spotlight
02 Deckelteil  02 cover part
03 Oberteil  03 shell
04 Mittelteil  04 middle part
05 Unterteil  05 lower part
06 Öffnung  06 opening
07 Hauptabstrahlrichtung  07 main emission direction
08 Apertur  08 aperture
09 kombinierter Reflektor  09 combined reflector
10 Rotationsellipsoidenabschnitt 10 ellipsoidal section
11 Öffnung von 10 11 opening of 10
12 zentraler Hohlspiegel  12 central concave mirror
13 Ausnehmung für 40  13 recess for 40
14 verspiegelte Wandung von 15, 16 14 mirrored wall from 15, 16
15 erster Ringreflektor 15 first ring reflector
16 zweiter Ringreflektor  16 second ring reflector
17 Schnittebene von 12  17 cutting plane of 12
18 gerade Fläche für 16  18 straight area for 16
19 Öffnung von 12  19 Opening of 12
20 Spiegelfläche von 10  20 mirror surface of 10
21 Ausfräsung  21 milling out
22 Brennpunkt von 15  22 focal point of 15
23 Rotationsellipsoid  23 ellipsoid of revolution
24 innerer Brennpunkt von 10  24 inner focal point of 10
25 äußerer Brennpunkt von 0  25 outer focus of 0
26 Längsschnittebene von 10  26 longitudinal section plane of 10
27 Mittelpunkt von 23  27 midpoint of 23
28 Querschnittebene von 10  28 cross-sectional plane of 10
29 Kippwinkel zwischen 0 und 2 Brennpunkt von 12 29 tilt angle between 0 and 2 Focal point of 12
Neigungswinkel zwischen 13 bzw. 40 und 12 untere Kante von 05  Inclination angle between 13 or 40 and 12 lower edge of 05
zentrale Abstrahlachse von 12 central emission axis of 12
Wandverlauf von 15, 16  Wall of 15, 16
Kreis  circle
Parabel  parabola
Ellipse  ellipse
Mittelpunkt von 37  Midpoint of 37
äußerer Brennpunkt von 37 outer focus of 37
Strahlungsquelle  radiation source
erster Abstrahlwinkelbereich (für 12) zweiter Abstrahlwinkelbereich (für 15) dritter Abstrahlwinkelbereich (für 16)first beam angle range (for 12) second beam angle range (for 15) third beam angle range (for 16)
Brennpunkt von 16 Focal point of 16
transparente Abdeckung transparent cover
Fresnelstruktur  Fresnel
Nut (für O-Ring)  Groove (for O-ring)

Claims

Patentansprüche claims
1. Reflektorstrahler (01 ), der der Erzeugung eines in eine Hauptabstrahlrichtung (07) gerichteten Strahls dient, mit 1. reflector emitter (01), which serves to generate a beam in a main direction (07) directed beam, with
• einem kombinierten Reflektor (09) aus  • a combined reflector (09)
• zwei oder mehr verspiegelten Rotationsellipsoidenabschnitten (10), jeweils eine Öffnung (11 ) aufweisend und gebildet aus einem Rotationsellipsoiden (23), der in einer durch beide Brennpunkte (24, 25) verlaufenden Längsschnittebene (26) und in einer dazu senkrecht zwischen seinem Mittelpunkt (27) und einem seiner Brennpunkte (24, 25) verlaufenden Querschnittebene (28) geschnitten ist,  Two or more mirrored ellipsoidal sections (10), each having an opening (11) and formed from an ellipsoid of revolution (23) in a longitudinal section plane (26) passing through both foci (24, 25) and perpendicular thereto between its center (27) and one of its focal points (24, 25) extending cross-sectional plane (28) is cut,
• wobei der eine Brennpunkt (24) innerhalb und der andere Brennpunkt (25) außerhalb jedes Rotationsellipsoidenabschnitts (10) liegt, und With one focal point (24) within and the other focal point (25) outside each ellipsoid of revolution (10), and
• einem eine Öffnung (19) aufweisenden zentralen Hohlspiegel (12), gebildet aus einem zumindest einen Brennpunkt (30) aufweisenden, in einer Schnittebene (17) geschnittenen Hohlkörper (35, 36, 37), wobeiA hollow concave mirror (12) having an opening (19), formed from a hollow body (35, 36, 37) having at least one focal point (30) and cut in a sectional plane (17), wherein
• die Öffnung (11) der Rotationsellipsoidenabschnitte (10) und die • the opening (11) of the Rotationsellipsoidenabschnitte (10) and the
Öffnung (19) des Hohlspiegels (12) einander entgegengerichtet angeordnet sind,  Opening (19) of the concave mirror (12) are arranged opposite to each other,
• die außerhalb liegenden Brennpunkte (25) der Rotationsellipsoidenabschnitte (10) und der Brennpunkt (30) des Hohlspiegels (12) zusammenfallen und  • The outside focal points (25) of the ellipsoidal rotation sections (10) and the focal point (30) of the concave mirror (12) coincide and
• die Rotationsellipsoidenabschnitte (10) gleichmäßig verteilt um den Hohlspiegels (12) herum angeordnet sind,  The rotation ellipsoid sections (10) are arranged uniformly distributed around the concave mirror (12),
• einer gegenüber dem Hohlspiegel (12), auf der Seite der Rotationsellipsoidenabschnitte (10) angeordneten Apertur (08),  An aperture (08) arranged opposite the concave mirror (12), on the side of the ellipsoidal ellipsoidal sections (10),
• zumindest zwei, jeweils im innerhalb des Rotationsellipsoidenabschnitts (10) liegenden Brennpunkt (24) angeordneten Strahlungsquellen (40) bekannter Abstrahlcharakteristik, und mit  At least two radiation sources (40) of known emission characteristics arranged in each case in the focal point (24) located within the rotation ellipsoid section (10) and with
• weiteren inneren Verspiegelungen,  • further internal reflective coatings,
dadurch gekennzeichnet, dass • die Längsschnittebenen (26) der Rotationsellipsoidenabschnitte (10) und die Schnittebene (17) des Hohlspiegels (12) in Abhängigkeit von der Abstrahlcharakteristik der Strahlungsquellen (40) unter gleichen oder unterschiedlichen Kippwinkeln (29) zwischen 0° und 90° im Brennpunkt (30) des Hohlspiegels (12) zueinander angeordnet sind, characterized in that The longitudinal sectional planes (26) of the ellipsoidal rotation sections (10) and the sectional plane (17) of the concave mirror (12) as a function of the radiation characteristic of the radiation sources (40) under identical or different tilt angles (29) between 0 ° and 90 ° in the focal point (30 ) of the concave mirror (12) are arranged relative to one another,
und dass and that
• die Apertur (08) von einem ersten Ringreflektor (15) und der Hohlspiegel (12) von einem an seine Schnittebene (17) in Richtung auf die Apertur (08) anschließenden zweiten Ringreflektor (16) als weitere innere Verspiegelun- gen umgeben sind,  The aperture (08) is surrounded by a first ring reflector (15) and the concave mirror (12) by a second ring reflector (16) adjoining its cutting plane (17) in the direction of the aperture (08) as further internal reflective coatings,
• wobei der Wandverlauf (34) des ersten und zweiten Ringreflektors (15, 16) so gestaltet ist, dass auftreffende Strahlen in die Hauptabstrahlrichtung (07) des Reflektorstrahlers (01 ) oder in den Bereich des Brennpunkts (30) des Hohlspiegels (12) reflektiert werden.  Wherein the wall profile (34) of the first and second ring reflector (15, 16) is designed so that incident rays in the main emission direction (07) of the reflector emitter (01) or in the region of the focal point (30) of the concave mirror (12) become.
2. Reflektorstrahler (01 ) nach Anspruch 1 , 2. reflector emitter (01) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Kippwinkel (29) zwischen den Längsschnittebenen (26) der the tilt angle (29) between the longitudinal planes (26) of the
Rotationsellipsoidenabschnitte (10) und der Schnittebene (17) des Hohlspiegels (12) zwischen 20° und 45°, vorzugsweise zwischen 25° und 40°, liegt. Rotationsellipsoidenabschnitte (10) and the sectional plane (17) of the concave mirror (12) between 20 ° and 45 °, preferably between 25 ° and 40 °.
3. Reflektorstrahler (01 ) nach Anspruch 1 oder 2, 3. reflector emitter (01) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Strahlungsquellen (40) Abhängigkeit von der Abstrahlcharakteristik zur Schnittebene (17) des Hohlspiegels (12) unter gleichen oder unterschiedlichen Neigungswinkeln (31 ) zwischen 0° und 80°, vorzugsweise zwischen 10° und 45°, insbesondere um 35°, geneigt sind. the radiation sources (40) depending on the radiation characteristic to the cutting plane (17) of the concave mirror (12) at the same or different angles of inclination (31) between 0 ° and 80 °, preferably between 10 ° and 45 °, in particular by 35 ° inclined.
4. Reflektorstrahler (01) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 4. reflector radiator (01) according to at least one of the preceding claims, characterized in that
der Hohlspiegel (12) sphärisch (35), wobei der Brennpunkt (30) in der Schnittebene (17) liegt, paraboloid (36) oder ellipsoid (37) oder in linear ausgezogener Form davon ausgebildet ist, wobei bei der linear ausgezogenen Form eine Brennlinie als Verbindungslinie der Brennpunkte (30) gebildet ist. the concave mirror (12) is spherical (35), wherein the focal point (30) is in the sectional plane (17), paraboloidal (36) or ellipsoidal (37) or in a linearly extending form thereof, wherein in the linearly extended form a focal line is formed as a connecting line of the focal points (30).
5. Reflektorstrahler (01) nach Anspruch 4, 5. reflector emitter (01) according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
bei einem sphärischen (35), paraboloiden (36) oder ellipsoiden (37) Hohlspiegel (12) eine zentrale Abstrahlachse (33) oder bei einer ausgezogenen Form davon eine zentrale Abstrahlfläche des Hohlspiegels (12) in die Hauptabstrahlrichtung (07) ausgerichtet ist. in the case of a spherical (35), paraboloidal (36) or ellipsoidal (37) concave mirror (12), a central emission axis (33) or in the case of an extended form thereof a central emission surface of the concave mirror (12) is aligned in the main emission direction (07).
6. Reflektorstrahler (01) nach Anspruch 4 oder 5, 6. reflector emitter (01) according to claim 4 or 5,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
bei einem ellipsoiden (37) Hohlspiegel (12) ein außerhalb des Hohlspiegels (12) liegender Brennpunkt (39) oder bei der linear ausgezogenen Form davon die außerhalb des Hohlspiegels (12) liegende Brennlinie innerhalb der Apertur (08) oder oberhalb der Apertur (08) außerhalb des Reflektorstrahler (01 ) liegt. in the case of an ellipsoid (37) concave mirror (12), a focal point (39) lying outside the concave mirror (39) or, in the linearly extended form thereof, the focal line located outside the concave mirror (12) within the aperture (08) or above the aperture (08 ) is outside the reflector radiator (01).
7. Reflektorstrahler (01 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 7. reflector emitter (01) according to at least one of the preceding claims, characterized in that
zumindest der erste Ringreflektor (15) einen paraboloiden Wandverlauf (34) aufweist, wobei der Brennpunkt (22) in der Apertur (08) liegt. at least the first ring reflector (15) has a paraboloidal wall profile (34), wherein the focal point (22) lies in the aperture (08).
8. Reflektorstrahler (01 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 8. reflector emitter (01) according to at least one of the preceding claims, characterized in that
der zweite Ringreflektor (16) einen zumindest abschnittsweisen paraboloiden oder ellipsoiden Wandverlauf (34) aufweist, wobei der Brennpunkt (44) im the second ring reflector (16) has an at least partially parabolic or ellipsoidal wall profile (34), wherein the focal point (44) in
Bereich des Brennpunkts (30) des Hohlspiegels (12) liegt. Area of the focal point (30) of the concave mirror (12).
9. Reflektorstrahler (01 ) nach Anspruch 8, 9. reflector emitter (01) according to claim 8,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Wandverlauf (34) des zweiten Ringreflektors (16) zumindest abschnittsweise aus mehreren geraden, winklig aneinanderstoßenden Flächen (18) zusammengesetzt ist. the wall profile (34) of the second ring reflector (16) is at least partially composed of a plurality of straight, angled abutting surfaces (18).
10. Reflektorstrahler (01 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 10. reflector emitter (01) according to at least one of the preceding claims, characterized in that
der erste und zweite Ringreflektor (15, 16) von verspiegelten Wandungen (14) im Inneren des Reflektorstrahlers (01 ) gebildet sind. the first and second ring reflector (15, 16) are formed by mirrored walls (14) in the interior of the reflector radiator (01).
11. Reflektorstrahler (01 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 11. reflector emitter (01) according to at least one of the preceding claims, characterized in that
die Apertur (08) kleiner als der Rotationsellpsoidenabschnitt (10) ist. the aperture (08) is smaller than the rotational ellipsoid portion (10).
12. Reflektorstrahler (01 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 12. reflector emitter (01) according to at least one of the preceding claims, characterized in that
der Reflektorstrahler (01 ) mehrteilig ausgeführt ist, wobei bei einer dreiteiligen Ausführung in einem Oberteil (03) die Rotationsellipsoidenabschnitte (10), die Apertur (08) und der erste Ringreflektor (15), in einem Mittelteil (04) the reflector radiator (01) is designed in several parts, wherein in a three-part design in an upper part (03) the ellipsoidal rotation sections (10), the aperture (08) and the first ring reflector (15), in a central part (04)
Ausnehmungen (13) für die Strahlungsquellen (40) und der zweite Ringreflektor (16) und in einem Unterteil (05) der Hohlspiegel (12) angeordnet sind. Recesses (13) for the radiation sources (40) and the second ring reflector (16) and in a lower part (05) of the concave mirror (12) are arranged.
13. Reflektorstrahler (01 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 13. reflector emitter (01) according to at least one of the preceding claims, characterized in that
der Reflektorstrahler (01 ) ein Deckelteil (02) mit einer transparenten Abdeckung (45) für die Apertur (08) aufweist. the reflector emitter (01) has a cover part (02) with a transparent cover (45) for the aperture (08).
14. Reflektorstrahler (01) nach Anspruch 13, 14. reflector emitter (01) according to claim 13,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die transparente Abdeckung (45) eine strahlmodifizierende Optik, beispielsweise eine Fresnelstruktur (46), aufweist. the transparent cover (45) has a beam-modifying optic, for example a Fresnel structure (46).
15. Reflektorstrahler (01 ) nach Anspruch 12, 13 und 14, 15. reflector emitter (01) according to claim 12, 13 and 14,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
transparente Abdeckung (45), Deckel-, Ober-, Mittel- und Unterteil (02, 03, 04, 05) druckdicht gegenüber dem Innenraum des Reflektorstrahlers (01 ) miteinander verbunden sind. transparent cover (45), lid, upper, middle and lower part (02, 03, 04, 05) pressure-tight relative to the interior of the reflector radiator (01) are interconnected.
16. Reflektorstrahler (01 ) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass 16. reflector emitter (01) according to at least one of the preceding claims, characterized in that
die Strahlungsquellen (40) von Halogenlampen, Leuchtstofflampen, UV-Lampen oder Leuchtdioden gebildet sind. the radiation sources (40) are formed by halogen lamps, fluorescent lamps, UV lamps or light-emitting diodes.
17. Reflektorstrahler (01 ) nach Anspruch 16, 17. reflector emitter (01) according to claim 16,
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
die Leuchtdioden als Strahlungsquellen (40) ein- oder mehrfarbig ausgebildet sind und eine kegelförmige Abstrahlcharakteristik von +/- 60° von ihrer zentralen Abstrahlachse aufweisen. the light-emitting diodes as radiation sources (40) are formed in one or more colors and have a conical emission characteristic of +/- 60 ° from their central emission axis.
PCT/DE2013/000044 2012-02-10 2013-01-19 Reflector emitter WO2013117178A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13706910.0A EP2812629B1 (en) 2012-02-10 2013-01-19 Reflector emitter

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012003071.1 2012-02-10
DE102012003071.1A DE102012003071B4 (en) 2012-02-10 2012-02-10 reflector spotlight

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013117178A1 true WO2013117178A1 (en) 2013-08-15

Family

ID=47757254

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2013/000044 WO2013117178A1 (en) 2012-02-10 2013-01-19 Reflector emitter

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2812629B1 (en)
DE (1) DE102012003071B4 (en)
WO (1) WO2013117178A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113725343A (en) * 2021-09-01 2021-11-30 深圳市佑明光电有限公司 Efficient deep ultraviolet LED light source packaging structure and packaging method thereof

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3431868A1 (en) * 2017-07-21 2019-01-23 Philips Lighting Holding B.V. Catadioptric lighting device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1935729A (en) * 1931-03-27 1933-11-21 Gen Electric Beacon or searchlight
JP2003065805A (en) 2001-06-14 2003-03-05 Valeo Vision Illumination, and display
US20050094402A1 (en) 2003-10-31 2005-05-05 Pierre Albou Lighting module for a vehicle headlight
DE102006044019A1 (en) 2006-09-15 2008-03-27 Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung Stiftung des öffentlichen Rechts reflector spotlight
EP2119958A1 (en) * 2008-05-14 2009-11-18 Ichikoh Industries, Ltd. Lamp for vehicle

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1164795A (en) * 1997-08-25 1999-03-05 Hitachi Ltd Illumination device and projection type display device using it
US7513630B2 (en) * 2000-03-27 2009-04-07 Wavien, Inc. Compact dual ellipsoidal reflector (DER) system having two molded ellipsoidal modules such that a radiation receiving module reflects a portion of rays to an opening in the other module
JP2006164858A (en) * 2004-12-09 2006-06-22 Koito Mfg Co Ltd Vehicular lighting fixture
DE202005009814U1 (en) * 2005-06-19 2005-10-20 Stiftung Alfred-Wegener-Institut Für Polar- Und Meeresforschung Reflector light e.g. for glass fibers, automobile lamps etc, has combined reflector and light source expanded linearly normal to plane of symmetry
DE102008006249B4 (en) * 2008-01-25 2011-04-28 Lanz, Rüdiger Motor-driven, head-moving headlight
EP2863117B1 (en) * 2009-11-09 2016-07-13 LG Innotek Co., Ltd. Lighting device

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1935729A (en) * 1931-03-27 1933-11-21 Gen Electric Beacon or searchlight
JP2003065805A (en) 2001-06-14 2003-03-05 Valeo Vision Illumination, and display
US20050094402A1 (en) 2003-10-31 2005-05-05 Pierre Albou Lighting module for a vehicle headlight
DE102006044019A1 (en) 2006-09-15 2008-03-27 Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung Stiftung des öffentlichen Rechts reflector spotlight
DE102006044019B4 (en) 2006-09-15 2011-12-29 Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung Stiftung des öffentlichen Rechts reflector spotlight
EP2119958A1 (en) * 2008-05-14 2009-11-18 Ichikoh Industries, Ltd. Lamp for vehicle

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113725343A (en) * 2021-09-01 2021-11-30 深圳市佑明光电有限公司 Efficient deep ultraviolet LED light source packaging structure and packaging method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
EP2812629B1 (en) 2015-12-30
DE102012003071B4 (en) 2014-11-20
EP2812629A1 (en) 2014-12-17
DE102012003071A1 (en) 2013-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2102546B1 (en) Reflector emitter
DE10051464B4 (en) fresnel lens
EP1864053B1 (en) Motor vehicle headlight
DE4342928C2 (en) Reflector arrangement with a light source arranged therein for a vehicle lamp
DE10234110B4 (en) Luminaire for vehicles, in particular motor vehicles
DE10158336A1 (en) Light for vehicles
DE10243590A1 (en) LED vehicle light with uniform brightness
EP1896771A2 (en) Projector
DE102006034324B4 (en) Reflector with prism structure
DE202013012202U1 (en) Optical element with a TIR surface section for improved spatial light distribution
EP2812629B1 (en) Reflector emitter
DE602004012797T2 (en) Lighting or signaling system for vehicles
DE6920060U (en) LIGHT, ESPECIALLY REAR OR SAFETY LIGHT
DE60300076T2 (en) Signal light with an optical element for the independent execution of a signal function
EP2264362A1 (en) LED headlamp and illumination system with such a headlamp
AT500750B1 (en) VEHICLE HEADLIGHTS
EP2253880B1 (en) Light for vehicles
EP1362740B1 (en) Vehicle lamp
WO2019149893A1 (en) Device for generating light
DE19834195C2 (en) Outdoor lamp with a reflector arrangement
DE202016104672U1 (en) Motor vehicle light with a linear faceted reflector
DE102009058308B4 (en) Reflector for luminaires with ellipsoidal facets
EP0836046B1 (en) Indirect outdoor luminaire
DE102012209013B4 (en) Optical element and a light module
DE19938734A1 (en) Light, especially for vehicle, has light source arranged so that central light source axis is not parallel to main beam direction in which reflector deflects light from source

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13706910

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013706910

Country of ref document: EP